Suhteellinen nopeus viittaa kohteen nopeuteen ja suuntaan suhteessa johonkin muuhun vertailuun. Suhteelliselle nopeudelle ei ole standardiviitettä; Jotkut viitteet, kuten maa, ovat kuitenkin paljon kätevämpiä kuin toiset. Tästä periaatteesta johtuen on mahdollista kuvata sama kohde, jolla on useita eri nopeuksia, jokaisella eri referenssikehys. Valon nopeus ei kuitenkaan ole suhteellinen nopeus tässä mielessä.
Tyypillisesti kaikkien nopeuksien on oltava suhteessa johonkin hitauteen. Kaikki avaruuden viitekehykset, jotka eivät kiihdy, ovat yhtä sopivia. Maan pinta on hyvä likimäärä inertiaaliselle viitekehykselle, kun etäisyydet eivät ole liian suuret. Tämä johtuu siitä, että sen pienet alueet näyttävät olevan tasaisia ja paikallaan; eli esineet näyttävät olevan levossa, kun ne liikkuvat samalla nopeudella kuin maa. Kun etäisyydet muuttuvat liian suuriksi, ei ole enää järkevää antaa nopeuksia suhteessa maahan – maapallon pyörimisen vuoksi maapallon eri osat liikkuvat eri suuntiin.
Esimerkiksi ymmärretään, että nopeus 70 mailia (112.7 km) tunnissa valtatiellä on suhteessa “paikallaan olevaan” maahan. Tämä johtuu siitä, että Maan pinta pyörii ytimensä ympäri ja Maa kiertää auringon ympäri. Aurinkokunta pyörii Linnunradan galaksin keskustan ympärillä ja niin edelleen. Siksi nopeudesta on hyötyä vain silloin, kun se on suhteessa johonkin viitekehykseen. Moottoritien nopeusrajoitus on itse asiassa suhteellinen nopeusrajoitus.
Tanskalainen tähtitieteilijä Ole Christensen Rømer mitasi valon nopeuden ensimmäisen kerran vuonna 1676. Hän vertasi aikaa, joka kului valon kulkemiseen Jupiterin kuusta Io, kun Maa oli eri etäisyyksillä siitä. Kun Maa oli kauempana Jupiterista, valon saapuminen kesti huomattavasti kauemmin. Rømerin tietämättä valo ei kuitenkaan käyttäydy samalla tavalla kuin tavallinen aine. Valon ja kaiken sähkömagneettisen säteilyn nopeus on vakio riippumatta siitä, kuka sitä tarkkailee.
Vuonna 1905 saksalainen fyysikko Albert Einstein ehdotti teoriaa, jonka mukaan tarkkailijan liike ei vaikuta valon nopeuteen. Tämä läpimurto toimi erityisen suhteellisuusteorian perustana. Sen vaikutukset, vaikka ne eivät ole yleisesti havaittavissa jokapäiväisessä elämässä, ovat kauaskantoisia fysiikan alalla. Pohjimmiltaan periaate tarkoittaa, että valon nopeus ei ole suhteellinen nopeus edellisessä mielessä. Aika itse on pikemminkin riippuvainen tarkkailijan liikkeestä.