牛顿运动定律使空间中绝对位置的观念告终，相对论摆脱了绝对时间的观念。
空间
在伽利略和牛顿之前，人们相信亚里士多德，认为物体的自然状态是静止的，并且只在受到力或冲击作用时才运动，重的物体比轻的物体下落得更快。而伽利略指出，不管物体的重量是多少，其速度增加的速率是一样的（航天员大卫 · 斯各特在月亮上进行了羽毛和铅锤实验。因为没有空气阻碍东西下落，他发现两者同时落到地面），表明，力的真正效应总是改变物体的速度，而不是像亚里士多德想像的那样，仅仅使之运动。牛顿在1687年出版的《数学原理》中明确地叙述了这个现象，并被称为牛顿第一定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
物体受力时发生的现象则由牛顿第二定律所给出：物体被加速或改变其速度，其改变率与所受外力成比例。如果力加倍，则加速度也将加倍。物体的质量（或物质的量）越大，则加速度越小。
牛顿还发现引力定律：任何两个物体都相互吸引，其引力大小与每个物体的质量成正比。物体之间的距离越远，则引力越小。这个定律极其精确地预言了地球、月亮和其他行星的轨道。
亚里士多德和伽利略—牛顿观念的巨大差别在于，亚里士多德相信存在一个优越的静止状态，特别是他以为地球是静止的。但是从牛顿定律引出，并不存在一个静止的唯一标准，也就是不存在绝对位置或绝对空间。
时间
光速
亚里士多德和牛顿都相信绝对时间，时间相对于空间是完全分开并独立的。但是这种绝对时间的观念在处理以光速或接近光速运动的物体时无效，
在牛顿发表《数学原理》之前11年的 1676 年，丹麦的天文学家欧尔 · 克里斯琴森 · 罗麦第一次发现光以有限速度运动。直到1865年，当英国的物理学家詹姆士·麦克斯韦将当时用以描述电力和磁力的部分理论统一起来以后，才有了光传播的真正理论。麦克斯韦方程预言无线电波或光波应以某一固定的速度运动，根据牛顿理论，不存在绝对静止，运动是相对的。那么光以固定速度传播，那它是相对于何物呢？这样有人提出，存在着一种无所不在的称为“以太”的物体，光速应是相对于以太的，通过以太传播。
1887年，阿尔贝特·麦克尔逊（美国第一个物理诺贝尔奖获得者）和爱德华·莫雷进行了著名的麦克尔逊—莫雷实验，证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的，由此否认了以太的存在。
狭义相对论
1905年，阿尔贝特 · 爱因斯坦指出，只要人们愿意抛弃绝对时间的观念，整个以太的观念则是多余的。提出了质量和能量等价（E=mc^2，E表示能量，m代表质量，c则表示光速）以及没有任何东西能运动得比光还快（狭义相对论）的理论。
当一个物体接近光速时，它的质量上升得越来越快，它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。实际上它永远不可能达到光速，因为那时质量会变成无限大，而由质量能量等价原理，这就需要无限大的能量才能做到。由于这个原因，相对论限制任何正常的物体永远以低于光速的速度运动。
在牛顿理论中，时间是绝对的，如果有一光脉冲从一处发到另一处，不同的观测者对光走过的距离这一点上不一致（因为空间不是绝对的）。由于光速等于这距离除以所花的时间，不同的观察者就测量到不同的光速。相对论终结了绝对时间的观念，每个观察者都有以自己所携带的钟测量时间，而不同观察者携带的同样的钟的读数不必要一致。时间不能完全脱离和独立于空间，而必须和空间结合在一起形成所谓的时空的客体。
