Trong lý thuyết tương đối rộng, không thời gian có thể cong. Sự cong của không thời gian gây ra bởi sự có mặt của vật chất, tóm tắt trong phương trình Einstein. Các không thời gian cong được đặc trưng bởi tenxơ mêtric của không thời gian, nghiệm của phương trình Einstein khi cho biết một sự sắp đặt của vật chất.

Một số không thời gian cong ứng với các trường hợp đặc biệt có thể kể đến là mêtric Schwarzschild, mêtric Reissner-Nordström hay mêtric Kerr. Mêtric Schwarzschild mô tả chân không quanh một hành tinh, ngôi sao hay một hố đen không quay và không tích điện, và là ví dụ đơn giản nhất về không thời gian quanh hố đen.

Khi không có vật chất, lời giải phương trình Einstein trở về không thời gian phẳng như trong lý thuyết tương đối hẹp.