在狭义相对论基础上，爱因斯坦根据同一物体的惯性质量(由牛顿第二定律决定的质量)和引力质量(由万有引力定律决定的质量)总相等的实验事实，运用“思想实验”得出重要结论：在局部空间里，加速系统中的观察者看到的所有物理现象等同于在引力场中静止观察者看到的现象。如一个升降机在没有引力的空间上升，加速度与地球重力加速度相同，机内观察者观察到自由释放的物体下落的规律与站在地面上的人观察自由落体运动所得的规律完全一样。这时机内的人可以认为物体下落是受一个力(惯性力)作用的结果。爱因斯坦引入等效原理，即在一个小体积范围内万有引力和某一加速系中的惯性力互相等效，同时把狭义相对论原理推广为广义相对性原理，即物理学的基本规律乃至对于任何参考系都相同的自然规律，具有相同的数学形式。以这两个原理为基础建立的理论，适用于一切参考系，称为广义相对论。