狭义相对论提出了一种不同于古典力学的新的时空观。按古典力学，相对于一个惯性系来说，在不同地点，同时发生的两个事件，相对于另二个与之作相对运动的惯性系来说，也是同时发生的。但相对论指出，同时性是相对的，不是绝对的。在一个惯性系中是同时的两个事件，到了另一个惯性系中，就不一定是同时的了。举一个简单的例子很容易说明这个问题。假设平面上有A、B两点，在t时刻，A、B两点同时发出闪光，若在AB中点C有一位观察者，他将会同时看到A、B两点的闪光。假设此时有另外一位观察者沿AB方向行进，t时刻时，他也正好在C点，他看到的闪光信号将是不同时的，他将先看到B点闪光，后看到A点闪光。因为他是运动的，闪光传播到他眼睛的时侯，他已向B前进了一段距离，这时他离B点近，A点远，所以他将先看到B点闪光，后看到A点闪光。对前一位观察者来说同时的事件在后一位观察者看来却是不同时的了。这两位观察者分别代表了两个不同的坐标系。同时性问题千百年被人们所忽略，其中一个很重要的原因就是在人们周围存在的机械运动都是低速运动。如果人们能坐上速度数量级和光速级数量相一致的飞船，相信同时性问题早予爱因斯坦之前就被人们解决了。另一个重要原因便是人们被假相所迷惑，即使在实验中得出了与原理论矛盾的实验现象，却还顽固不化地坚持原有的理论。
古典力学还认为时空的量度不因惯性系的选择而变，也就是说，时空的量度是绝对的。狭义相对论否定了这种观点，认为时空的量度也是相对的，不是绝对的。长度缩短和时间延长便是狭义相对论时空观最直接的体现。狭义相对论认为：从对于物体有相对速度的坐标系中，所测得沿速度方向的物体长度，总是比与物体相对静止的坐标系中测得的长度为短，而垂直于速度方向的长度却是不变的。狭义相对论这样描述时间延长：从对于发生事件的地点作相对运动的坐标系中所测得的时间要比从相对静止的坐标系中所测得的时间来得长。
总之，狭义相对论给出了空间和时间相互联系的具体形式，揭示了时间和空间的量度和参照系的选择有关，这些都是空间和时间有内在联系的表现，说明孤立的时间和孤立的空间都是不存在的。
狭义相对论的另一个重要内容就是著名的质能方程：E=mc2，其中E是能量，m是质量，c为光速。它为今天原子能的利用奠定了基础。
