Laju cahaya
seperti elektrodinamika kuantum, kromodinamika kuantum, Model Standar fisika partikel, dan relativitas umum. Dengan demikian, parameter c ada dimana-mana dalam fisika modern, muncul dalam banyak konteks yang tidak berhubungan dengan cahaya. Misalnya, relativitas umum memprediksi bahwa c juga merupakan kelajuan gravitasi dan gelombang gravitasi. Pada kerangka acuan non-inersial (ruang gravitasi
melengkung atau kerangka acuan dipercepat), laju lokal cahaya adalah konstan dan sama dengan c, tetapi laju cahaya di sepanjang lintasan panjang yang terbatas dapat berbeda dari c, tergantung pada bagaimana jarak dan waktu ditentukan.
Secara umum diasumsikan bahwa konstanta fundamental seperti c memiliki nilai yang sama di seluruh ruang-waktu, yang berarti bahwa mereka tidak bergantung pada lokasi dan tidak bervariasi dengan waktu. Namun, telah disarankan dalam berbagai teori bahwa laju cahaya mungkin telah berubah dari waktu ke waktu. Tidak ada bukti konklusif untuk
perubahan tersebut yang telah ditemukan, tetapi hal itu tetap menjadi subjek penelitian yang sedang berlangsung.
Umumnya juga diasumsikan bahwa kecepatan cahaya adalah isotropik, yang berarti bahwa ia memiliki nilai yang sama tidak bergantung arah dimana itu diukur. Pengamatan dari emisi dari tingkat energi nuklir sebagai fungsi orientasi inti yang memancarkan emisi dalam medan magnet (lihat percobaan Hughes-Drever), dan resonator optik berputar (lihat percobaan resonator) telah memberi batas ketat pada kemungkinan anisotropi dua arah.
Menurut relativitas khusus, energi dari suatu objek dengan massa diam m dan kelajuan v diberikan oleh mc2, dimana  adalah faktor Lorentz didefinisikan di atas. Ketika v adalah nol,  sama dengan satu, sehingga menimbulkan rumus terkenal E = mc2 untuk kesetaraan massa-energi. Faktor  mendekati tak terhingga sebagai v mendekati c, dan
itu akan mengambil jumlah tak terbatas energi untuk mempercepat objek dengan massa untuk laju cahaya. Laju cahaya adalah batas atas untuk kelajuan benda dengan massa diam positif, dan foton individu tidak dapat melakukan perjalanan lebih cepat dari laju cahaya. Ini secara eksperimental dibuktikan di banyak uji energi relativistik dan momentum.
Lebih umum, biasanya tidak mungkin untuk informasi atau energi untuk melakukan perjalanan lebih cepat daric. Salah satu argumen untuk ini mengikuti dari implikasi kontra-intuitif relativitas khusus yang dikenal sebagai relativitas simultanitas. Jika jarak spasial antara dua peristiwaA danB lebih besar dari interval waktu antara mereka dikalikan denganc maka ada kerangka acuan di manaA
mendahuluiB, yang lain di manaB mendahuluiA, dan yang lain dimana mereka simultan. Akibatnya, jika sesuatu bepergian lebih cepat dari c relatif terhadap sebuah kerangka acuan inersial, itu akan menjadi perjalanan mundur dalam waktu relatif terhadap bingkai lain, dan kausalitas akan dilanggar.[Note 6] Dalam kerangka acuan ini, sebuah "akibat" bisa diamati sebelum
"penyebab"-nya. Pelanggaran kausalitas seperti itu tidak pernah direkam, dan akan menyebabkan paradoks seperti antitelepon takion.
Ada situasi dimana mungkin tampak bahwa materi, energi, atau informasi bergerak pada laju lebih besar dari c, tetapi sebenarnya tidak. Misalnya, seperti yang dibahas dalam bagian perambatan cahaya di sebuah medium di bawah, banyak kecepatan gelombang dapat melebihi c. Misalnya, kecepatan fase sinar-X melalui sebagian besar kaca secara rutin dapat melebihi c, tetapi kecepatan fase tidak menentukan kecepatan dimana gelombang menyampaikan informasi.
Jika sinar laser menyapu cepat di sebuah objek yang jauh, tempat cahaya dapat bergerak lebih cepat dari c, meskipun gerakan awal tempat tertunda karena waktu yang dibutuhkan cahaya untuk sampai ke objek yang jauh dengan kelajuan c. Namun, satu-satunya entitas fisik yang bergerak adalah laser dan cahaya yang dipancarkan, yang pada kelajuan c dari laser ke
berbagai posisi dari tempat. Demikian pula, bayangan diproyeksikan ke sebuah objek yang jauh dapat dibuat untuk bergerak lebih cepat dari c, setelah penundaan dalam waktu. Dalam hal yang manapun tidak ada materi, energi, atau informasi yang bergerak lebih cepat dari cahaya.
Tingkat perubahan dalam jarak antara dua objek dalam suatu kerangka acuan terhadap yang keduanya bergerak (kelajuan penutupan mereka) mungkin memiliki nilai lebih dari c. Namun, ini tidak mewakili kecepatan dari setiap objek tunggal yang diukur dalam kerangka inersia tunggal.
Efek kuantum tertentu tampaknya ditularkan secara instan dan karena itu lebih cepat dari c, seperti dalam paradoks EPR. Contoh melibatkan keadaan kuantum dari dua partikel yang dapat terjerat. Sampai salah satu partikel yang diamati, mereka ada dalam superposisi dari dua keadaan kuantum. Jika partikel dipisahkan dan keadaan kuantum satu partikel diamati,
keadaan kuantum partikel lain ditentukan seketika (yaitu, lebih cepat dari cahaya bisa bepergian dari satu partikel ke yang lain). Namun, tidak mungkin untuk mengontrol keadaan kuantum partikel pertama akan mengambil ketika diamati, sehingga informasi tidak dapat dikirimkan dengan cara ini.
Efek kuantum lain yang memprediksi terjadinya kelajuan lebih cepat dari cahaya disebut efek Hartman; dalam kondisi tertentu waktu yang diperlukan untuk sebuah partikel virtual untuk menerowong melalui penghalang adalah konstan, terlepas dari ketebalan penghalang. Hal ini dapat mengakibatkan partikel virtual melintasi jarak yang besar lebih cepat dari cahaya. Namun, tidak ada informasi yang dapat dikirim dengan efek ini.
Gerak superluminal terlihat di objek astronomi tertentu, seperti jet relativistik galaksi radio dan kuasar. Namun, jet ini tidak bergerak dengan kelajuan lebih dari laju cahaya: gerakan superluminal yang tampak adalah efek proyeksi yang disebabkan oleh benda yang bergerak mendekati laju cahaya dan mendekati Bumi pada sudut kecil dengan garis pandang: karena cahaya yang dipancarkan ketika jet itu
lebih jauh membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai Bumi, waktu antara dua pengamatan berturut-turut sesuai dengan waktu yang lebih lama antara instan dimana sinar cahaya dipancarkan.
Dalam model alam semesta yang mengembang, semakin jauh galaksi dari satu sama lain, semakin cepat mereka menjauh. Kemunduran ini bukan karena gerakan melalui ruang, melainkan karena perluasan ruang itu sendiri. Misalnya, galaksi yang jauh dari Bumi tampaknya bergerak menjauh dari Bumi dengan kelajuan sebanding dengan jarak mereka. Melampaui batas yang disebut bola Hubble, tingkat dimana jarak mereka dari Bumi meningkat menjadi lebih besar dari laju cahaya.
Dalam fisika klasik, cahaya dideskripsikan sebagai jenis gelombang elektromagnetik. Perilaku klasik medan elektromagnetik dijelaskan oleh persamaan Maxwell, yang memprediksi bahwa kelajuan c dimana gelombang elektromagnetik (seperti cahaya) menyebar melalui vakum terkait dengan konstanta listrik 0 dan konstanta magnetik 0 dengan persamaan
c = 1  0  0. displaystyle c=frac 1sqrt varepsilon _0mu _0.
Dalam fisika kuantum modern, medan elektromagnetik dijelaskan oleh teori elektrodinamika kuantum (quantum electrodynamics, QED). Dalam teori ini, cahaya dideskripsikan oleh eksitasi mendasar (atau kuanta) dari medan elektromagnetik, yang disebut foton. Dalam QED, foton adalah partikel tak bermassa dan dengan demikian, menurut relativitas khusus, mereka melakukan perjalanan dengan laju cahaya dalam ruang hampa.
Ekstensi dari QED dimana foton memiliki massa telah dipertimbangkan. Dalam teori semacam itu, kecepatannya akan tergantung pada frekuensi, dan kelajuan invarian c relativitas khusus maka akan menjadi batas atas laju cahaya dalam ruang hampa. Tidak ada variasi laju cahaya dengan frekuensi telah diamati dalam pengujian ketat, menempatkan batas yang ketat pada massa