Durante los s. XVIII y XIX, la física se desarrolló siguiendo la orientación dada por Newton y en el s. XIX la teoría energética se sobrepuso a la interpretación mecanicista del universo. Así, la física newtoniana que había llegado a su punto culminante con la síntesis del electromagnetismo (realizada por Maxwell en 1864) entró en crisis a fines de siglo. Las ondas hertzianas probaron la teoría de Maxwell sobre la identidad de la luz y el electromagnetismo que establece que la luz consiste en ondas electromagnéticas de cierta longitud. Por otra parte, el descubrimiento de los rayos X (por Röntgen en 1895), de la radiactividad (por Becquerel y los Curie en 1904), de la desintegración del átomo (por Rutherford en 1912), plantearon la necesidad de abandonar la teoría de la continuidad de materia y radiación, propia de la física newtoniana.

En 1905, Albert Einstein (1879-1955) publicó dos trabajos excepcionales: la interpretación cuántica del efecto fotoeléctrico y su teoría de la relatividad especial o restringida. En 1916 publicó su teoría general de la relatividad, nueva teoría de la gravitación dentro del marco de la relatividad especial. La teoría de la relatividad de Einstein, en la que introduce la equivalencia entre masa y energía, contribuyó a suscitar en formas nuevas muchos de los problemas planteados a la física contemporánea al incluir en un mismo esquema formal toda teoría física. Einstein aplicó su teoría a la gravitación y formuló una nueva interpretación de ésta: la atracción no está superpuesta al espacio, sino que se explica por la geometría de un espacio no euclidiano. Dedicó la última etapa de su vida a su teoría del campo unitario, que pretende sintetizar las interacciones gravitatorias y electromagnéticas en un único espacio cuya geometría da cuenta de ambos tipos de fenómenos.