Tốc độ ánh sáng
Quan sát và thí nghiệm về chuyển động nhanh hơn ánh sáng

Bài chi tiết: Nhanh hơn ánh sáng
Có những tình huống dường như vật chất, năng lượng, hoặc thông tin truyền với vận tốc nhanh hơn tốc độ ánh sáng c, nhưng thực chất không phải vậy. Ví dụ, như được thảo luận trong phần sự lan truyền của ánh sáng trong môi trường ở dưới, nhiều vận tốc sóng có thể vượt c. Cụ thể, vận tốc pha của tia X truyền qua hầu hết thủy tinh có thể vượt c, nhưng sóng này không chứa một thông tin vật lý gì.
Nếu một chùm laser quét nhanh qua một vật ở xa, điểm sáng có thể chạy nhanh hơn c, mặc dù chuyển động ban đầu của điểm bị trễ bởi vì thời gian ánh sáng truyền đến vật ở xa này luôn bằng c (trong chân không). Tuy nhiên, chỉ có thực thể vật lý đang chuyển động là tia laser và nó phát ra ánh sáng truyền với vận tốc c từ laser đến nhiều vị trí của điểm. Tương tự, bóng của hình chiếu lên một thể ở xa có thể nghĩ là chuyển động nhanh hơn ánh sáng, sau một thời gian trễ. Trong tất cả các trường hợp bao gồm vật chất, năng lượng, hoặc thông tin không có cái nào chuyển động nhanh hơn ánh sáng.
Tốc độ thay đổi khoảng cách giữa hai vật trong cùng một hệ quy chiếu mà chúng đang chuyển động có giá trị có thể vượt c. Tuy nhiên, tốc độ này không thể hiện tốc độ của từng vật đo bởi một hệ quy chiếu quán tính.
Những hiệu ứng lượng tử mà thông tin hiện lên dường như truyền tức thì nhanh hơn c, như nghịch lý EPR. Trong thí nghiệm tưởng tượng này bao gồm trạng thái lượng tử của hai hạt bị vướng víu với nhau. Cho tận đến khi các hạt được quan sát (hay đo), cả hai tồn tại trong trạng thái chồng chập của hai trạng thái lượng tử. Nếu hai hạt này nằm cách xa nhau và khi một trạng thái lượng tử của một hạt được quan sát, trạng thái lượng tử của hạt kia ngay lập tức được xác định (hay là thông tin có thể truyền từ hạt này sang hạt kia nhanh hơn tốc độ ánh sáng). Tuy nhiên, chúng ta không thể kiểm soát (hay biết trước được) hạt thứ nhất có trạng thái lượng tử nào trước khi đo nó, và do vậy thông tin không thể được truyền đi theo nghĩa thông thường này.
Một hiệu ứng lượng tử khác tiên đoán sự xuất hiện nhanh hơn tốc độ ánh sáng gọi là hiệu ứng Hartman; dưới những điều kiện xác định thời gian cần thiết cho một hạt ảo thực hiện chui hầm đi qua một hàng rào là hằng số, không kể chiều dày của hàng rào là bao nhiêu. Điều này dẫn tới một hạt ảo có thể băng qua một khoảng cách lớn với tốc độ nhanh hơn ánh sáng. Tuy nhiên, không một thông tin nào có thể gửi nhờ sử dụng hiệu ứng này.
Có những chuyển động siêu sáng khi quan sát các thiên thể trên bầu trời, như các tia tương đối tính phát ra từ các thiên hà vô tuyến hoặc từ quasar. Tuy nhiên, những tia này không chuyển động với vận tốc vượt tốc độ ánh sáng: đây chỉ là hiệu ứng hình chiếu của chuyển động siêu sáng do một vật (hạt) chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng và tới Trái Đất hợp với góc nhỏ của hướng nhìn: do ánh sáng phát ra lúc chùm tia (hạt) ở vị trí xa hơn sẽ mất thời gian lâu hơn để đến được Trái Đất, khoảng thời gian giữa hai lần quan sát kế tiếp sẽ tương ứng với một khoảng thời gian lớn hơn giữa các khoảnh khắc tia sáng phát ra.
Trong mô hình về vũ trụ đang giãn nở, thiên hà càng ở xa thì có vận tốc lùi ra xa càng lớn. Sự lùi xa này không phải là do chuyển động của thiên hà trong không gian, mà thực chất là sự giãn nở của chính không gian. Ví dụ, thiên hà xa Trái Đất chuyển động lùi ra xa với vận tốc tỷ lệ với khoảng cách của nó. Vượt ra ngoài biên giới gọi là mặt cầu Hubble, vận tốc của các thiên hà sẽ vượt tốc độ ánh sáng khi khoảng cách của chúng đến Trái Đất rất lớn.
Tháng 9 năm 2011, các nhà vật lý làm việc tại thí nghiệm OPERA công bố kết quả cho thấy chùm hạt neutrino chuyển động từ CERN (ở Genève, Thụy Sĩ) đến phòng thí nghiệm Gran Sasso (LNGS, Italia) với vận tốc nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Kết quả của họ, được một số người coi là "dị thường neutrino chuyển động siêu sáng", sau đó được chính phát ngôn viên thí nghiệm OPERA xác nhận là đã có những sai số trong thí nghiệm, với một số sợi quang học bị hỏng làm ảnh hưởng đến kết quả đo.