Yleinen suhteellisuusteoria on tieteellinen teoria, joka kuvaa aineen, energian, ajan ja tilan vuorovaikutusta. Se julkaistiin ensimmäisen kerran Albert Einsteinin toimesta vuonna 1917 laajennuksena hänen erityis suhteellisuusteoriaansa. Yleinen suhteellisuusteoria käsittelee tilaa ja aikaa yhtenä yhtenäisenä nelidimensioisena ”avaruusajana”; yleisessä suhteellisuusteoriassa aine vääristää avaruusajan geometriaa ja avaruusajan muodonmuutokset saavat aikaan aineen liikkeen, jonka näemme painovoimana.
Yleisen suhteellisuusteorian perusolettamus on, että painovoiman aiheuttamat voimat ja kiihtyvyyden aiheuttamat voimat ovat vastaavia. Jos suljettu laatikko kiihtyy, mikään laatikossa tehty kokeilu ei voi kertoa, onko laatikko levossa painovoimakentässä vai kiihdytetäänkö se avaruuden läpi. Tätä periaatetta, jonka mukaan kaikki fyysiset lait ovat samat kiihtyville ja gravitaatiokentän tarkkailijoille, tunnetaan vastaavuusperiaatteena; se on kokeellisesti testattu yli kaksitoista desimaalin tarkkuudella.
Vastaavuusperiaatteen tärkein seuraus on, että avaruus ei voi olla euklidinen kaikille tarkkailijoille. Kaarevassa tilassa, kuten vääntynyt arkki, normaalit geometrian lait eivät aina päde. Kaarevassa tilassa on mahdollista rakentaa kolmio, jonka kulmat ovat enemmän tai vähemmän kuin 180 astetta, tai piirtää kaksi yhdensuuntaista suoraa. Erityinen suhteellisuusteoria tulee yhä tarkemmaksi, kun avaruusajan kaarevuus menee nollaan; jos avaruusaika on tasainen, molemmat teoriat muuttuvat identtisiksi. Kuinka ainekaaret avaruus lasketaan käyttämällä Einsteinin kenttäyhtälöitä, joiden muoto on G = T; G kuvaa tilan kaarevuutta, kun taas T kuvaa aineen jakautumista.
Koska tila on kaareva, yleisen suhteellisuusteorian kohteet eivät aina liiku suorina, aivan kuten pallo ei liiku suorassa linjassa, jos heität sen suppiloon. Vapaasti putoava kohde kulkee aina lyhyimmän polun pisteestä A pisteeseen B, joka ei välttämättä ole suora; linja, jota se kulkee, tunnetaan geodeettisena. Näemme poikkeamat suorista linjoista “painovoiman” vaikutuksena- maa ei liiku suorassa linjassa, koska aurinko vääntää avaruusaikaa maapallon läheisyydessä ja saa sen liikkumaan elliptisellä kiertoradalla.
Koska painovoimat ja kiihtyvyysvoimat ovat täysin samanarvoisia, kaikki vaikutukset nopeasti liikkuvaan kohteeseen suhteellisuusteoriassa koskevat myös kohteita, jotka ovat syvällä painovoimakentässä. Painovoiman lähteen lähellä oleva esine säteilee Doppler-siirtynyttä valoa aivan kuin se ajaisi ylinopeutta. Myös gravitaatiolähteiden lähellä olevat kohteet näyttävät hidastuvan, ja kenttä taivuttaa tulevan valon. Tämä voi saada voimakkaan painovoiman lähteen taivuttamaan valoa linssin tavoin ja tuomaan kaukaiset kohteet tarkennukseen; tämä ilmiö löytyy usein syvän taivaan tähtitieteestä, jossa yksi galaksi taivuttaa toisen valoa niin, että useita kuvia tulee näkyviin.