L'espace-temps est un modèle mathématique qui réunit l'espace et le temps en une seule idée appelée continuum. Ce continuum quadridimensionnel est connu sous le nom d'espace de Minkowski.

La combinaison de ces deux idées a permis à la cosmologie de comprendre le fonctionnement de l'univers à grande échelle (par exemple, les galaxies) et à petite échelle (par exemple, les atomes).

Dans la mécanique classique non relativiste, l'utilisation de l'espace euclidien au lieu de l'espace-temps est bonne, car le temps est traité comme universel avec un taux de passage constant qui est indépendant de l'état de mouvement d'un observateur.

Mais dans un univers relativiste, le temps ne peut être séparé des trois dimensions de l'espace. En effet, la vitesse observée à laquelle le temps passe dépend de la vitesse d'un objet par rapport à l'observateur. De plus, la force de tout champ gravitationnel ralentit le passage du temps pour un objet vu par un observateur en dehors du champ.