Trong vật lý cổ điển người ta coi khối lượng của một vật là một đại lượng bất biến, không phụ thuộc vào chuyển động của vật. Tuy nhiên đến vật lý hiện đại người ta lại có cách nhìn khác về khối lượng, khối lượng có thể thay đổi tùy theo hệ quy chiếu. Khối lượng trong vật lý hiện đại bao gồm khối lượng nghỉ, có giá trị trùng với khối lượng cổ điển khi vật thể đứng yên trong hệ quy chiếu đang xét, cộng với khối lượng kèm theo động năng của vật.

Khối lượng toàn phần lúc này, m {\displaystyle m} , còn gọi là khối lượng tương đối tính, liên hệ với khối lượng nghỉ, m 0 {\displaystyle m_{0}} , và vận tốc chuyển động, v → {\displaystyle {\vec {v}}} , theo công thức:

m = γ m 0 {\displaystyle m=\gamma m_{0}}

với:

γ = 1 1 − v 2 c 2 {\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}}

v 2 = v → ⋅ v → {\displaystyle v^{2}={\vec {v}}\cdot {\vec {v}}}

Khối lượng toàn phần có ý nghĩa tương đương năng lượng toàn phần chứa trong vật, qua mối liên hệ được thể hiện qua công thức của Einstein:

E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}}

Với c {\displaystyle c} là tốc độ ánh sáng.Khối lượng toàn phần, m {\displaystyle m} , cũng được dùng để định nghĩa động lượng tương đối tính, p → {\displaystyle {\vec {p}}} :

p → = m v → {\displaystyle {\vec {p}}=m{\vec {v}}}

Ví dụ: Hạt photon có khối lượng nghỉ bằng 0, nhưng có khối lượng toàn phần khác không. Nó do vậy cũng có năng lượng tương đối tính và động lượng tương đối tính.

Nhưng theo quan niệm mới (xuất hiện trong vòng 20 năm trở lại đây) thì chỉ có một khối lượng gắn bó với hạt, khối lượng này là một cái gì đó giống như khối lượng của cơ học Newton. Vì chỉ có 1 khối lượng nên không cần thiết phải dùng thuật ngữ khối lượng nghỉ hay kí hiệu là m 0 {\displaystyle m_{0}} .

Mặt khác, hệ thức E 2 − p 2 c 4 = m 2 c 4 {\displaystyle E^{2}-p^{2}c^{4}=m^{2}c^{4}} củng cố thêm cho quan niệm khối lượng m {\displaystyle m} là 1 bất biến trong khi E {\displaystyle E} và p → {\displaystyle {\vec {p}}} thì phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Không có khối lượng tương đối tính mà chỉ có năng lượng tương đối tính E = γ m c 2 {\displaystyle E=\gamma mc^{2}} và động lượng tương đối tính được viết là p → = γ m v → {\displaystyle {\vec {p}}=\gamma m{\vec {v}}} .