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1905年，爱因斯坦在“相对性原理”和“光速不变原理”的基础上导出“洛伦兹变换”，建立起相对论（即今天所说的狭义相对论）的大厦。他给出了惯性系中“动尺缩短”、“动钟变慢”、“质能关系E=mc 2 ”、“双生子佯谬”等重要而新奇的结论。相对论突破了牛顿理论的框架，展现出全新的物理体系和全新的时空观。
爱因斯坦指出，自己的相对论与牛顿的经典物理学的关键差别不在“相对性原理”，而在“光速不变原理”。因为伽利略早就正确地阐述了相对性原理，牛顿在自己的力学中也应用了这一原理。只是洛伦兹等人为了解释迈克耳孙实验，对相对性原理产生了怀疑，把水搞得有点浑。爱因斯坦说，我本人只是坚持了这一原理，并无特别的创新。第三章弯曲的时空看不见的星：黑洞与时间之河
爱因斯坦认为，自己最大的突破是认识到光速是绝对的，真空中的光速不仅在同一惯性系中是均匀各向同性的，而且与观测者相对于光源的运动速度无关。
上句话的前一半说“光速在同一惯性系中均匀各向同性”，这是一个“约定”，即“规定”。只有做了这一“约定”，才可以校准不同地点的钟，从而可以在全空间定义统一的时间（这一点我们将在第九章作详细讨论）。应该说，这一约定是建立相对论的前提。
“光速不变原理”则是指上句话的后一半，“光速与观测者相对于光源的运动速度无关”。这一原理的意思是，相对于光源静止的观测者，迎着光束以速度v 1 相对于光源运动的观测者，以及顺着光的前进方向，以速度v 2 远离光源的观测者，测到的真空中的光速都是同一个c值。这确实是让人难以理解的。
而且，承认“光速不变原理”，就意味着必须承认“同时”这个观念不再是绝对的，而成了相对的。这就是说，在高速行驶的火车上，车上的人认为车头与车尾“同时”发生的两件事，在静止于地面上的观测者看来，不再是同时发生的。当然，由于火车速度不够高，在日常生活中这一效应看不出来，但是如果火车速度接近光速，这一效应将十分明显。
理解“光速的绝对性”，及其导致的“同时的相对性”，是十分困难的，这个难题曾经困扰了爱因斯坦很长时间，大约在一年以上。他一想通这点，所有的问题就迎刃而解了，“动钟变慢”、“动尺收缩”等相对论效应就都自然得出了。
洛伦兹与庞加莱都曾十分接近相对论的发现，但他们都没有认识到“光速不变原理”，没有谈论过、也根本没有想到过“同时”这个概念会是相对的，从而与相对论的发现失之交臂。
洛伦兹与庞加莱为相对论的发现做了许多奠基性的准备，但他们都因为没有认识到“光速不变原理”，而没能跨入相对论的大门。所以爱因斯坦是相对论的唯一创建人。