Einsteinova teorija specijalne relativnosti opisuje magnetizam kao nusprodukt električne sile. Stoga se te dvije sile mogu smatrati različitim aspektima fundamentalnije sile, koju fizičari nazivaju elektromagnetizmom. Elektromagnetska teorija opisuje skup međusobno povezanih znanstvenih tvrdnji koje se koriste za odgovor na pitanja o ovoj sili.
Fizičari koriste polja kao apstrakcije kako bi opisali kako sustav utječe na svoju okolinu. Električno polje nabijenog objekta predstavlja silu kojom bi djelovalo na nabijenu česticu. Polje je jače bliže objektu jer se elektrostatička sila smanjuje kako se udaljenost između dva naboja povećava. Slično su definirana i magnetska polja, osim što opisuju silu koja djeluje na pokretnu nabijenu česticu.
Najosnovnije ideje u elektromagnetskoj teoriji su “promjenjivo električno polje stvara magnetsko polje” i “promjenjivo magnetsko polje stvara električno polje”. Ti su principi kvantificirani Maxwellovim jednadžbama, nazvanim po Jamesu Clerku Maxwellu, škotskom fizičaru i matematičaru čiji je rad u 19. stoljeću uspostavio ovu disciplinu revolucionirajući način na koji su fizičari poimali svjetlost. Maxwellove jednadžbe također prebacuju ranije poznate odnose – Coulombov zakon i Biot-Savartov zakon – na jezik polja.
Nabijena čestica generira magnetsko polje dok se kreće, ali je magnetsko polje okomito na gibanje čestice. Nadalje, učinak ovog magnetskog polja na drugi pokretni naboj okomit je i na polje i na gibanje drugog naboja. Ove dvije činjenice uzrokuju da čak i osnovni problemi u elektromagnetizmu zahtijevaju složeno, trodimenzionalno razmišljanje. Povijesno gledano, razvoj vektora u matematici i znanosti velik dio svog napretka duguje radu fizičara koji pokušavaju apstrahirati i pojednostaviti korištenje elektromagnetske teorije.
U 19. stoljeću, elektromagnetska teorija promijenila je način na koji fizičari razumiju svjetlost. Newton je opisao svjetlost u terminima čestica zvanih korpuskule, ali Maxwell je tvrdio da je to manifestacija električnih i magnetskih polja koja se međusobno guraju kroz svemir. Prema ovoj koncepciji, vidljiva svjetlost, X-zrake, radar i mnogi drugi fenomeni su sami po sebi slični, a svaki je kombinacija električnih i magnetskih polja koja variraju na različitoj frekvenciji. Znanstvenici nazivaju kontinuum svih takvih valova elektromagnetskim spektrom.
Uspjeh elektromagnetske teorije doveo je do kolapsa ostatka Newtonove fizike u 20. stoljeću. Einstein je shvatio da Maxwellova teorija zahtijeva prostor i vrijeme za međusobno ovisne, različite koordinate četverodimenzionalnog prostor-vremena. Štoviše, Einsteinova teorija relativnosti pokazala je da je prostor zakrivljen i da se vrijeme koje je izmjerio jedan promatrač razlikuje od onog koji je izmjerio drugi. Sva su ta otkrića bila potpuno nespojiva s Newtonovom teorijom gibanja. Stoga je proučavanje elektromagnetizma, izravno ili neizravno, promijenilo način na koji fizičari razumiju elektricitet, magnetizam, svjetlost, prostor, vrijeme i gravitaciju.