第一卷洛伦兹对于引力问题的兴趣源于在证明质量起源于电磁现象(“世界的电磁绘景”)的尝试。1900年,他尝试统一引力和电磁理论。他在奥塔维亚诺·莫索蒂(Ottaviano Mossotti),威廉·韦伯以及约翰·策尔纳(Johann Zöllner)的工作的基础上提出组成物质的粒子是由两个(分别带正电和负电)电子构成的。依据这种假说,粒子间之所以有引力作用是由于异种电荷间的吸引作用比同种电荷间相互排斥的作用更强。这种理论有以下几个结果:从粒子(电子)数量去推导可以很自然地得到惯性质量与引力质量相等的结论;在将引力作用解释为电磁以太的一种状态时,其传播速度有限且与光速相等。洛伦兹意识到了这并不是用电磁理论来解释引力现象,而是类比电动力学理论构造新的引力理论。而对于将引力视为超距作用的力学传统而言,他所得到的结果也是不同寻常的。洛伦兹的理论尽管并不能解释水星近日点的进动问题,但还是引起了科学界的兴趣。洛伦兹对于广义相对论的发展非常感兴趣。1910年,他对这个理论的架构以及物理结果做了细致的研究,并做了一些较为重要的工作。1913年,洛伦兹得到了广义相对论的早期形式。这项工作在爱因斯坦和格罗斯曼·马塞尔合著的《广义相对论和引力论纲要》(Entwurf einer verallgemeinerten Relativitatstheorie und Theorie der Gravitation)中发表。他发现场方程只有在使用对称的应力-能量张量时才会对任意坐标变换协变。爱因斯坦在写给洛伦兹的信中表示赞同他的结论。洛伦兹后来又对爱因斯坦1914年11月发表的《广义相对论的一般理论基础》(Die formale Grundlage der allgemeinen Relativitatstheorie)做了研究。他做了大量的计算(算稿多达700余页),并在次年年初发表文章,提出了他利用变分原理(哈密顿原理)得到的场方程。不过,洛伦兹和爱因斯坦此时也在争论广义共变性:爱因斯坦囿于“空穴论证”(利用这种佯谬得到的解并不遵守共变性)一直在试图证明对任意坐标变换非协变的方程,洛伦兹则觉得从尤参考系的存在没有什么不合宜之处。1915年11月,在广义相对论即将大功告成之际,洛伦兹说服了爱因斯坦与埃伦费斯特接受广义共变性。他认为这个原理与以太并没有抵触之处,因为从经验来说,物理性质不同的参考系