廣義相對論的基石是等效原理與廣義相對性原理。等效原理分為弱等效原理和強等效原理。弱等效原理指出引力質量和慣性質量相等，強等效原理進一步說明，即使在受引力和等量慣性力影響的空間中，從事任何物理實驗的結果也將相同。盡管有許多學者致力于等效原理的驗證，但目前的實驗數據并未證明其存在任何破缺。廣義相對性原理則表明，在任何參考系中，物理定律的形式保持不變。這一原理是廣義相對論得以成立的關鍵。物理學家在普通物理學中，用弱等效原理描述：在均勻恒定引力場影響下的慣性系與不受引力影響、但以恒定加速度運動的非慣性系內，所有物理現象都是相同的。廣義相對論基于狹義相對論。如果狹義相對論被證偽，整個理論的基礎將崩潰。在經典力學中，質量有兩種不同的表述：引力質量和慣性質量。引力質量是物體受到引力作用的量度，而慣性質量則是物體抵抗加速度的量度。實驗結果表明，引力質量和慣性質量相等。然而，這種等同性并非顯而易見。牛頓意識到這種等同性背后可能隱藏著未解之謎，而愛因斯坦則發現了這條通往替代牛頓理論的道路。日常經驗驗證了這種等同性。兩個物體（輕重不同）以相同的速度“下落”，因為重物對加速度的抵抗更大。這表明，引力場中的物體加速度與其質量無關。伽利略首次注意到這一現象，而廣義相對論的核心之一正是引力質量和慣性質量的等同。愛因斯坦為了解釋引力質量和慣性質量的等同，提出了等效原理。這一假設指出，一個慣性系相對于伽利略系被均勻加速時，可以通過引入均勻引力場來認為它靜止。這意味著，物體的兩種質量相等是一個自然推論。通過假定存在均勻引力場，愛因斯坦將慣性系視為伽利略系，在其中研究力學規律。這確立了廣義相對論的第五個原理，即等效原理。