I relativitetsteorien er masse og energi to forskellige måder at beskrive en fysisk mængde på. Hvis et fysisk system har energi, har det også den tilsvarende masse, og omvendt. Især alle egenskaber af et legeme, der er forbundet med energi, såsom dets temperatur eller binding af energisystemer som kerner eller molekyler, bidrager til det legemes masse, og derfor fungerer som kilder til tyngdekraft. I speciel relativitetsteori er energi tæt forbundet med momentum. Ligesom rum og tid i teorien er forskellige aspekter af en mere omfattende enhed kaldet rumtidsenhed, er energi og momentum blot forskellige aspekter af en forenet, fire-dimensionel kvantitet, som fysikere kalder fire-momentum.
Masse, energi, momentum, tryk og spænding