愛因斯坦在完成了狹義相對論之後，立即著手擴充這個理論，謀求所有坐標係（不限於慣性係）之間的平等，主張物理規律對所有坐標係都取同樣的表達形式，將狹義相對性原理推廣成了廣義相對性原理。狹義相對論在慣,係中取消了以太參照係的特殊地位，現在，愛因斯坦則、進一步要在所有的參照係中，取消慣性係的特殊地位。
當然，從狹義相對性原理發展到廣義相對性原理，不可能隻靠某個人思想意識的主觀擴張，它在物理學中有著潛藏了很久的根子。為了說明這些，讓我們重新回到牛頓力學。大家知道，當汽車加速、減速或拐彎時，牛頓運動定律對汽車參照係是無效的。如果汽車相對地麵的加速度為“，則一直靜止在地麵的物體（它們各自所受的合外力都為零），相對這個汽車參照係的加速度應該是〃，物體所受的合力為零而加速度不為零，這就與牛頓第二定律嚴重抵觸。
但是，物理學家早就知道，假定汽車參照係（一個非慣性係）中存在著一種虛構的“力場”，使得每一物體在汽車參照係中都要受到一個假想力，叫慣性力。當汽車緊急刹車或突然拐彎時，我們在車中很容易感受到這種力的“存在”，好像真有某種力在向前推動。其實，這不過是人體原來運動的慣性表現。這種力，既找不到它的“施主”，也說明不出它是什麼類型的力，隻是由於參照係（汽車）自身對慣性係（地麵）做加速度的運動而產生的。長期以來，大家都認為慣性力是虛假的。
如果廣義相對性原理是對的，首先應該說明慣性力的實在性，說明它同彈性力、摩擦力、……電磁力一樣，也是一種具體的力，有著明確的“施主”。愛因斯坦通過對“質量”的思考，找到了解答的途徑。原來，牛頓第二定律豐的質量，是物體慣性大小的量度，而萬有引力定律中的質量，卻是標誌物體參與萬有引力作用的能力。它們涉及到兩種根本不同的屬性，前者應該稱之為慣性質量，後者則是引力質量。通常我們一直沒有去區別這兩種質量，而統稱為質量，這是因為，大量的實驗表明，這兩種質量總是嚴格相等（或者說，是嚴格地成正比的）。這一尋常的基本事實，觸動了愛因斯坦的靈感，如果這兩種質量本來就是一回事，那麼慣性力就可以具體化。
慣性力的引進，原來是為了在加速參照係裏能夠在形式上運用牛頓第二定律，相應的質量應該是慣性質量。如果它同時又是引力質量，我們就可以對慣性力作出全新的理解。愛因斯坦將萬有引力的概念擴大，認為慣性力不過是某種特殊表現的引力，這種慣性引力場起源於所有遙遠星係構成的整體。如果將慣性引力場與磁場進行對比，也許可以幫助我們去接受這一概念。
在上述對比中，通常的萬有引力則相當於電場力。愛因斯坦為了進一步找出慣性力與萬有引力之間的關係，在想象中進行了這樣一個“實驗”：假定某處地麵附近的重力突然消失了，一升降機正以勻加速度向上加速運動，若量值恰好與原來的重力加速度相等，則升降機內的所有物體，好似仍然受到“重力”的作用，相對升降機自由墜落的加速度依舊，如果內部有人站在彈簧秤上量體重，測得的結果將與通常地麵上測得的完全一樣。於是，在這種升降機內，慣性力場與重力場的力學表現是等同的。
愛因斯坦更進一步將升降機內的力學過程推廣為所有的物理過程，認為無論我們采用何種物理方法（例如，電磁學的方法\也無法在局部範圍內（其中萬有引力場是均勻的）將慣性力場與萬有引力場區分開。這即是等效原理,是廣義相對論的第二條基本原理。
從慣性質量與引力質量的相等，到慣性力場的實在化，這不僅為廣義相對性原理提供了一個有力的依據，而且通過等效原理導致了加速係與（萬有）引力場的統一處理。真是一舉兩得！從平凡的事物中悟出不同凡響的道理來，這也是愛因斯坦才智超群的一個方麵。
以廣義相對性原理及等效原理為基礎，愛因斯坦修正了牛頓的萬有引力定律，得出一組引力場方程，從而形成應用範圍極其寬廣的新的引力學說，於1916年正式提出了廣義相對論。
然而，愛因斯坦廣義相對論的理論基礎仍然是有爭議的，有些人采用他的數學體係，而不同意愛因斯坦對它的―概念的解釋。慣性力場究竟是不是物質場，還是沒有定論。盡管如此，無論在理論體係的完整上，以及與實際觀測的一致上，愛因斯坦的理論都處於領先的地位，它經-受了多次的挑戰，戰勝了不少對手。
彎曲的時空與廣義相對論的三大驗證
為了說明廣義相對論裏的時間及空間概念，愛因斯坦向大家介紹了旋轉圓盤的時空特點。設慣性係中有一個旋轉圓盤，它以角速度繞通過盤心點的垂直軸勻速轉動。按照狹義相對論的時間膨脹公式，固定在圓盤上的標準鍾應該都比慣性係的時鍾走得緩慢；而且，離點愈遠的鍾將走得愈慢。這表明，旋轉圓盤上的時間不是到處都一樣均勻地流逝。離盤心愈遠的地方，那裏的向心加速度（或者說，那裏的離心加速度)愈大，根據等效原理，那裏對應的萬有引力場的場強也愈大。因此得知，在引力場中時間的流逝不是均勻分布的，在場強較大的地方時鍾相對地走得慢一些，在場強較弱的地方時鍾相對地走得快一些。各處時間流逝的快慢，取決於引力場的分布狀態，更徹底一些說，取決於場源物質的分布狀態。
將以上的討論引申下去，不難得出：地球附近的時鍾要比太陽表麵的時鍾走得快一些。如果將發光的原子當作一隻時鍾，而光的頻率直接表示了這種“時鍾”運行的節奏，那麼，從太陽輻射到地麵的光，它的頻率將比地球上同類光的頻率偏小，或者說它的波長將向長波方麵偏移、這就是提到過的引力紅移。