Speciální teorie relativity vychází ze dvou Einsteinových postulátů, které jsou zobecněním mnohých experimentálních i teoretických poznatků. Jsou to:

1. Principrelativity:

Ve všech inerciálních vztažných soustavách platí tytéž fyzikální zákony.

Podle tohoto principu jsou všechny inerciální vztažné soustavy fyzikálně zcela v rovnocenné. Neexistuje žádnáv význačná "absolutní" inerciální soustava. Proto nemůžeme žádnými fyzikálními pokusy (mechanickými, optickými ani jinými) prováděnými uvnitř inerciální soustavy zjistit, je-li tato soustava vzhledem k jiné soustavě v klidu nebo, nebo se vzhledem k ní pohybuje rovnoměrně přímočaře.

2. Princip stálé rychlosti světla:

Ve všech inerciálních vztažných soustavách má rychlost světla ve vakuu tutéž velikost. Tato velikost rychlosti nezávisí na směru, ve kterém se světlo šíří, ani na vzájemném pohybu světelného zdroje a vztažné soustavy.

Z těchto dvou principů vyplývá řada závažných důsledků.

Současnost dvou událostí, které v inerciální S' nastaly současně ve dvou různých místech, nebudou současné v inerciální soustavě S, která se vzhledem k S' pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem. Každá inerciální soustava má svou synchronizaci hodin.

Dilatace času

Trvání určitého děje závisí na soustavě, v níž tento děj pozorujeme. Nechť DXTt₀ je časový interval, který naměříme v klidové soustavě S' (tělesa, na nichž děj probíhá jsou v S v klidu). Jestliže se soustava S' pohybuje rychlostí o velikosti v vzholedem k soustavě S, pak v soustavě S bude doba trvání děje DXTt, přičemž

DXTt = (DXTt₀).((1 - v².c ^-2)) ^-1.

Kontrakce délek

Vzdálenost dvou bodů (délka tyče) už není absolutní veličina jak to předpokládala klasická mechanika, ale závisí na soustavě, v níž tuto vzdálenost měříme. Při určování délky tyče je podstatné , že polohu obou konců tyče určujeme současně v soustavě, v níž délku tyče měříme. čím rychleji se tyč vzhledem k určité soustavě pohybuje, tím menší délku v této soustavě naměříme. Je-li l₀ délka tyče v její klidové soustavě, pak v soustavě, vzhledem k níž se tyč (ve směru své délky) pohybuje rychlostí v, bude délka tyče l dána vztahem

l = l₀.(1 - v².c ^-2).

Relativistická hmotnost

Podle speciální teorie relativity závisí hmotnost tělesa na velikosti jeho rychlosti vzhledem k dané vztažné soustavě podle vztahu

m = m₀.((1 - v².c ^-2)) ^-1.

kde m₀ je klidová hmotnost tělesa a m relativistická hmotnost tělesa (je to hmotnost tělesa vzhledem ke vztažné soustavě, v níž má těleso rychlost v).

Relativistická hybnost

Jestliže se těleso o hmotnosti m pohybuje ryclostí v, je jeho hybnost

p = mv = (m₀v).((1 - v².c ^-2)) ^-1.

Souvislost energie a hmotnosti

Energie tělesa E souvisí s jeho hmotností podle vztahu

E = mc² = (m₀c²).((1 - v².c ^-2)) ^-1,

kde m₀ je klidová hmotnost tělesa. Klidová energie tělesa je m₀c².