狹義相對論提出了一種不同於古典力學的新的時空觀。按古典力學，相對於一個慣性係來說，在不同地點，同時發生的兩個事件，相對於另二個與之作相對運動的慣性係來說，也是同時發生的。但相對論指出，同時性是相對的，不是絕對的。在一個慣性係中是同時的兩個事件，到了另一個慣性係中，就不一定是同時的了。舉一個簡單的例子很容易說明這個問題。假設平麵上有A、B兩點，在t時刻，A、B兩點同時發出閃光，若在AB中點C有一位觀察者，他將會同時看到A、B兩點的閃光。假設此時有另外一位觀察者沿AB方向行進，t時刻時，他也正好在C點，他看到的閃光信號將是不同時的，他將先看到B點閃光，後看到A點閃光。因為他是運動的，閃光傳播到他眼睛的時侯，他已向B前進了一段距離，這時他離B點近，A點遠，所以他將先看到B點閃光，後看到A點閃光。對前一位觀察者來說同時的事件在後一位觀察者看來卻是不同時的了。這兩位觀察者分別代表了兩個不同的坐標係。同時性問題千百年被人們所忽略，其中一個很重要的原因就是在人們周圍存在的機械運動都是低速運動。如果人們能坐上速度數量級和光速級數量相一致的飛船，相信同時性問題早予愛因斯坦之前就被人們解決了。另一個重要原因便是人們被假相所迷惑，即使在實驗中得出了與原理論矛盾的實驗現象，卻還頑固不化地堅持原有的理論。
古典力學還認為時空的量度不因慣性係的選擇而變，也就是說，時空的量度是絕對的。狹義相對論否定了這種觀點，認為時空的量度也是相對的，不是絕對的。長度縮短和時間延長便是狹義相對論時空觀最直接的體現。狹義相對論認為：從對於物體有相對速度的坐標係中，所測得沿速度方向的物體長度，總是比與物體相對靜止的坐標係中測得的長度為短，而垂直於速度方向的長度卻是不變的。狹義相對論這樣描述時間延長：從對於發生事件的地點作相對運動的坐標係中所測得的時間要比從相對靜止的坐標係中所測得的時間來得長。
總之，狹義相對論給出了空間和時間相互聯係的具體形式，揭示了時間和空間的量度和參照係的選擇有關，這些都是空間和時間有內在聯係的表現，說明孤立的時間和孤立的空間都是不存在的。
狹義相對論的另一個重要內容就是著名的質能方程：E=mc2，其中E是能量，m是質量，c為光速。它為今天原子能的利用奠定了基礎。