Suhteellisuusperiaatteen mukaan fysiikan lait toimivat samalla tavalla samanlaisissa olosuhteissa tarkkailijan sijainnista tai nopeudesta riippumatta. Suhteellisuusperiaatetta ei pidä sekoittaa yleiseen tai erityiseen suhteellisuusteorioihin, vaikka ne teoriat käyttävätkin periaatetta perustanaan. Nämä teoriat kehitettiin 20-luvulla; suhteellisuusperiaate ymmärrettiin paljon aikaisemmin, ja Galileo havainnollistaa sitä kuuluisalla esimerkillä, joka tunnetaan nimellä “Galileon laiva”. Einsteinin soveltaminen suhteellisuusperiaatetta valoon johti hänen uraauurtaviin suhteellisuusteorioihinsa.
Vuosisatojen ajan tiedettä rajoitti Ptolemaioksen maailmankaikkeuden malli, jossa kaikkien tähtien ja planeettojen kappaleiden uskottiin kiertävän Maata. Kopernikus tajusi 1500-luvulla, että aurinko oli todennäköisempi keskuskappale, mutta uskonnolliset ja tieteelliset auktoriteetit vastustivat tätä uskoa. He väittivät, että jos maapallo olisi liikkeessä, se loisi vaikutuksia, joita ihmiset voisivat havaita. Esimerkiksi rakennuksesta pudonnut esine laskeutuisi jonnekin rakennuksen länteen, koska planeetta oli pyörinyt itään sen aikana, kun esine putosi.
Galileo, joka kirjoitti vuonna 1632, kumosi tämän väitteen kaunopuheisella ajatuskokeella “Galileon laiva”. Tässä esimerkissä ihmiset, jotka matkustavat tasaisella merellä nopealla laivalla, eivät pystyisi kertomaan, oliko alus liikkeessä vai levossa, jos he olisivat suljettuina ikkunattomaan hyttiin. Kaikki hytissä olevat esineet, mukaan lukien lentävät hyönteiset, kalat kulhossa ja heitetty pallo, liikkuisivat samalla tavalla riippumatta laivan ulkoisesta liikkeestä. Toisin sanoen niiden liike olisi suhteessa ympäristöönsä, ei ulkoisiin tekijöihin. Sama periaate pätee Maahan, minkä vuoksi planeetan pyörimisvoima ei kaadu ihmisiä.
Sir Isaac Newton, joka työskenteli myöhemmin samalla vuosisadalla, sovelsi suhteellisuusperiaatetta muihin planeettakappaleisiin ja liikemekaniikkaan yleensä. Tämä auttoi häntä muodostamaan omat teoriansa, joista tuli perusta suurelle osalle nykyaikaista tiedettä. Tieteen kehitys on vuosisatojen ajan ollut yleensä poissa lohduttavasta ajatuksesta, että on olemassa jokin vakaa, muuttumaton vertailupiste, josta kaikkea voidaan mitata. Sen sijaan tiede on toistuvasti osoittanut, ettei ole olemassa “kiinteää” vertailupistettä; kaikki on mitattava suhteessa johonkin muuhun.
Jopa 20-luvun alussa monet tutkijat uskoivat, että avaruus oli täynnä vakaata väliainetta nimeltä “eetteri”. Einstein ja muut tiedemiehet kuitenkin ymmärsivät, että suhteellisuusperiaate pätee kaikkiin fysiikan lakeihin, mikä johti kuuluisiin suhteellisuusteorioihin. Näiden teorioiden ydin on, että aine, energia, aika ja edes tila itsessään eivät ole vakioita, vaan voivat muuttua oikeissa olosuhteissa. Valon nopeus, Einstein ymmärsi, oli ainoa universaali vakio, jota voitiin käyttää näiden teorioiden mittaamiseen ja vahvistamiseen. Galileon laivan klassista mallia on joskus sovellettu avaruusaluksiin havainnollistamaan periaatetta, jossa kohteen liikettä avaruudessa voidaan mitata vain suhteessa muihin esineisiin.