マクスウェルの方程式は電磁気現象をよく説明したが、ニュートン力学と異なりガリレイ変換に対して不変でないことや、電磁波の媒質となる物質（エーテル）が議論の対象となった。地球とエーテルの相対運動によって電磁波の速度に変化が生じると考えられたが、マイケルソン・モーリーの実験（MM実験）では速度変化は検出されなかった。
ヘンドリック・ローレンツらはエーテル仮説に基づいて長さの収縮を導入し、MM実験の結果を説明した。アルベルト・アインシュタインは光速度不変の原理と（特殊）相対性原理によって長さの収縮を説明し、エーテル仮説を否定した（特殊相対性理論）。
アインシュタインはまた、重力加速度と非慣性系における見かけの加速度は区別できないとする等価原理を提案し、等価原理に基づいて一般相対性理論を構築した。ニュートンの万有引力は遠隔作用であり、ファラデーとマクスウェルが見出した電磁気力は電磁場との近接作用であった。一般相対論により重力もまた近接作用の立場で説明できるようになった。
古典力学.
古典力学は大きくニュートン力学と（一般および特殊）相対性理論に分けられる。
ニュートン力学.
アイザック・ニュートンは『自然哲学の数学的諸原理』においてニュートン力学の基礎となる諸概念を導入した。後にレオンハルト・オイラーはニュートンの時代には不明瞭だった概念や法則を整理し、現代的なニュートン力学の基礎を確立した。
相対論的力学.
量子力学.
量子力学は、マター（分子、原子）と素粒子（電子、陽子、中性子、クォークなど）の原子レベルでの物理的現実を記述する原理の集合である。量子力学によれば、波動と粒子の二重性で説明されるように、物質と放射エネルギーの両方が同時に波動的かつ粒子的に振る舞う。
古典力学では、位置・速度などの物体の状態を正確に測定・予測することができる。量子力学では、ハイゼンベルクの不確定性原理により、素粒子の位置・速度などの完全な状態を同時に決定できない。
量子力学は、原子レベルの現象の動きを記述するだけでなく、超流動や超伝導、嗅覚受容体の働きやタンパク質の構造といった生体システムなど、大規模な現象の理解にも役立っている。
運動の分類.
剛体の運動.
剛体の運動は並進運動と回転運動に分解できる。
並進運動.