一般に、物体の動きをとらえるとき、それを測る基準（座標系）が変われば、それを表す数値も違う。1904年、H.A.ローレンツはこの基準のとり方によって電磁気学の基本方程式が変わらないような座標変換を見いだした。この新しい変換がローレンツ変換と呼ばれる。特殊相対論はローレンツ変換に対して物理法則が不変であるという相対性原理を基礎にしている。変換の速度が光速度に比べて小さければ、ローレンツ変換はニュートン力学のガリレオ変換（Galilean transformation）に一致する。