Einsteinin suhteellisuusteoria kuvaa magnetismia sähkövoiman sivutuotteena. Siksi näitä kahta voimaa voidaan pitää perustavanlaatuisemman voiman eri puolina, jota fyysikot kutsuvat sähkömagnetismiksi. Sähkömagneettinen teoria kuvaa joukon toisiinsa liittyviä tieteellisiä väitteitä, joita käytetään vastaamaan tätä voimaa koskeviin kysymyksiin.
Fyysikot käyttävät kenttiä abstraktioina kuvaamaan, miten järjestelmä vaikuttaa ympäristöönsä. Varautuneen esineen sähkökenttä edustaa voimaa, jonka se aiheuttaisi ladatulle hiukkaselle. Kenttä on vahvempi lähempänä kohdetta, koska sähköstaattinen voima pienenee kahden varauksen välisen etäisyyden kasvaessa. Magneettikentät on määritelty samalla tavalla, paitsi että ne kuvaavat liikkuvan varautuneen hiukkasen kohdistamaa voimaa.
Sähkömagneettisen teorian perusajatuksia ovat ”muuttuva sähkökenttä luo magneettikentän” ja ”muuttuva magneettikenttä luo sähkökentän”. Nämä periaatteet ilmaistaan Maxwellin yhtälöillä, jotka on nimetty skotlantilaisen fyysikon ja matemaatikon James Clerk Maxwellin mukaan, jonka työ 19 -luvulla perusti kurinalaisuuden mullistamalla fyysikkojen käsityksen valosta. Maxwellin yhtälöt heittävät myös aiemmin tunnetut suhteet-Coulombin lain ja Biot-Savartin lain-kenttien kielelle.
Varautunut hiukkanen luo magneettikentän liikkuessaan, mutta magneettikenttä on kohtisuorassa hiukkasen liikkeeseen nähden. Lisäksi tämän magneettikentän vaikutus toiseen liikkuvaan varaukseen on kohtisuorassa sekä kentän että toisen varauksen liikkeen suhteen. Nämä kaksi tosiasiaa aiheuttavat jopa sähkömagnetismin perusongelmia vaatimaan monimutkaisia, kolmiulotteisia päättelyjä. Historiallisesti vektoreiden kehittäminen matematiikassa ja luonnontieteissä on suurelta osin edistytty fyysikoiden työssä, joka yrittää abstraktoida ja yksinkertaistaa sähkömagneettisen teorian käyttöä.
19 -luvulla sähkömagneettinen teoria muutti sitä, miten fyysikot ymmärsivät valon. Newton oli kuvaillut valoa partikkeleiksi kutsutuilla hiukkasilla, mutta Maxwell väitti, että se oli sähkö- ja magneettikenttien ilmentymä, jotka työnsivät toisiaan avaruuden läpi. Tämän käsityksen mukaan näkyvä valo, röntgensäteet, tutka ja monet muut ilmiöt ovat kaikki luonnostaan samanlaisia, kukin yhdistelmä sähkö- ja magneettikenttiä, jotka vaihtelevat eri taajuudella. Tutkijat kutsuvat kaikkien tällaisten aaltojen jatkuvuutta sähkömagneettiseksi spektriksi.
Sähkömagneettisen teorian menestys johti muun Newtonin fysiikan romahtamiseen 20 -luvulla. Einstein tajusi, että Maxwellin teoria vaati tilaa ja aikaa toisistaan riippuvaisiin, eri ulottuvuus-aika-koordinaatteihin. Lisäksi Einsteinin suhteellisuusteoria osoitti, että avaruus oli kaareva ja yhden tarkkailijan mittaama ajan kuluminen erosi toisen mittaamasta. Nämä löydöt olivat kaikki täysin ristiriidassa Newtonin liiketeorian kanssa. Siten sähkömagnetismin tutkimus on suoraan tai epäsuorasti muuttanut sitä, miten fyysikot ymmärtävät sähköä, magnetismia, valoa, tilaa, aikaa ja painovoimaa.