В контексті фізики термін простір - час є математичною моделлю, яка змішує простір і час, як два поняття, які повністю притаманні. У цьому тривалому часовому просторі саме там відбуваються всі фізичні події Всесвіту; це згідно з теорією відносності.
Ейнштейн був тим, хто сформулював цей вираз простору-часу на основі своєї теорії спеціальної теорії відносності, яка стверджує, що час не може бути відокремлений від трьох просторових вимірів, але, як і вони, час залежить від стану руху спостерігача. За своєю природою два спостерігачі вимірюватимуть різний час. Для інтервалу між двома подіями ця різниця у часі буде залежати від відносної швидкості між спостерігачами.
Так само, якщо підняти теорію про те, що Всесвіт має три фізичні просторові виміри, які можна спостерігати, загальноприйнятим вважається час четвертим виміром; залишаючи простір-час як чотиривимірний простір.
Важливо підкреслити, що простір-час має геометричні властивості, які:
Метрична: ця властивість символізує простір-час як пару (m, g), де «m» означає напівріманський диференційований багатовимір, а «g» - метричний тензор.
Вміст матеріалу в просторі-часі: це визначається тензором енергоімпульсів, який обчислюється безпосередньо на основі геометричних вимірювань метричного тензора.
Рух частинок: частинки, які рухаються в просторі-часі, будуть слідувати за лінією мінімальної довжини в криволінійному просторі.
Групи однорідності, ізотропії та симетрії: деякі просторові часи мають групи ізометрії нижчої розмірності. З іншого боку, просторовий час однорідний, коли охоплює гомеоформну підгрупу, яка впливає на просторові координати. Вона матиме загальну ізотропію, коли в одній з її точок є підгрупа ізометрії.
Топологія: вона пов’язана з її причинно-наслідковою структурою. Наприклад, якщо в просторі-часі є замкнута крива часу, або якщо є гіперповерхні Коші або присутні неповні геодезичні.
Нарешті, у просторі-часі, що використовується в спеціальній теорії відносності, обидва вони можуть бути змішані в чотиривимірному просторі, що походить від так званого Мінковського простору-часу, Мінковського, ось тут ідентифікуються три звичайні просторові виміри та додатковий часовий вимір.
