Η σχετική ταχύτητα αναφέρεται στην ταχύτητα και την κατεύθυνση ενός αντικειμένου σε σχέση με κάποια άλλη αναφορά. Δεν υπάρχει τυπική αναφορά για σχετική ταχύτητα. Ωστόσο, ορισμένες αναφορές, όπως το έδαφος, είναι πολύ πιο βολικές από άλλες. Λόγω αυτής της αρχής, είναι δυνατό να περιγραφεί το ίδιο αντικείμενο ως να έχει πολλαπλές διαφορετικές ταχύτητες, καθεμία με διαφορετικό πλαίσιο αναφοράς. Ωστόσο, η ταχύτητα του φωτός δεν είναι σχετική ταχύτητα με αυτή την έννοια.
Τυπικά, όλες οι ταχύτητες πρέπει να είναι σχετικές με κάποιο αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Οποιοδήποτε πλαίσιο αναφοράς στο διάστημα που δεν επιταχύνεται είναι εξίσου κατάλληλο. Η επιφάνεια της Γης είναι μια καλή προσέγγιση για ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς όταν οι αποστάσεις που εμπλέκονται δεν είναι πολύ μεγάλες. Αυτό συμβαίνει επειδή μικρές περιοχές του φαίνονται επίπεδες και ακίνητες. δηλαδή τα αντικείμενα φαίνεται να είναι σε ηρεμία όταν κινούνται με την ίδια ταχύτητα με το έδαφος. Όταν οι αποστάσεις γίνονται πολύ μεγάλες, δεν έχει πλέον νόημα να δίνουμε ταχύτητες σε σχέση με το έδαφος—λόγω της περιστροφής της Γης, διαφορετικά μέρη του πλανήτη κινούνται προς διαφορετικές κατευθύνσεις.
Για παράδειγμα, γίνεται κατανοητό ότι η ταχύτητα 70 μιλίων (112.7 χλμ.) την ώρα στον αυτοκινητόδρομο είναι σχετική με το «στάσιμο» έδαφος. Αυτό συμβαίνει επειδή η επιφάνεια της Γης περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα της και η Γη ταξιδεύει γύρω από τον ήλιο. Το ίδιο το ηλιακό σύστημα περιστρέφεται γύρω από το κέντρο του γαλαξία του Γαλαξία και ούτω καθεξής. Επομένως, μια ταχύτητα είναι χρήσιμη μόνο όταν είναι σχετική με κάποιο πλαίσιο αναφοράς. Ένα όριο ταχύτητας αυτοκινητόδρομου είναι στην πραγματικότητα ένα όριο σχετικής ταχύτητας.
Ο Δανός αστρονόμος Ole Christensen Rømer μέτρησε για πρώτη φορά την ταχύτητα του φωτός το 1676. Συνέκρινε τον χρόνο που χρειάστηκε το φως για να ταξιδέψει από το φεγγάρι του Δία Io όταν η Γη βρισκόταν σε διάφορες αποστάσεις από αυτό. Όταν η Γη ήταν πιο μακριά από τον Δία, χρειάστηκε αισθητά περισσότερος χρόνος για να φτάσει το φως. Εν αγνοία του Rømer, ωστόσο, το φως δεν συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο που συμπεριφέρεται η συνηθισμένη ύλη. Η ταχύτητα του φωτός και όλης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι σταθερή ανεξάρτητα από το ποιος την παρατηρεί.
Το 1905, ο Γερμανός φυσικός Άλμπερτ Αϊνστάιν πρότεινε τη θεωρία ότι η κίνηση ενός παρατηρητή δεν επηρεάζει την ταχύτητα του φωτός. Αυτή η ανακάλυψη χρησίμευσε ως βάση για τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας. Οι επιπτώσεις του, αν και δεν είναι συνήθως αισθητές στην καθημερινή ζωή, είναι εκτεταμένες στον τομέα της φυσικής. Στην ουσία, η αρχή σημαίνει ότι η ταχύτητα του φωτός δεν είναι σχετική ταχύτητα με την προηγούμενη έννοια. Μάλλον, ο ίδιος ο χρόνος εξαρτάται από την κίνηση ενός παρατηρητή.