爱因斯坦的广义相对论理论在[[天体物理学]]中有着非常重要的应用。比如它预言了某些大质量[[恒星]]终结后，会形成时空极度扭曲以至于所有物质（包括光）都无法逸出的区域，[[黑洞]]。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些[[天体]]例如[[活动星系核]]和微类星体发射高强度辐射的直接成因。[[光线]]在[[引力场]]中的偏折会形成[[引力透镜]]现象，这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个[[天体]]形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由[[激光]]干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到 <ref>[https://www.lssdjt.com/d/20150914.htm 2015年9月14日 人类首次直接探测到了引力波]，历史上的今天，2016-02-12</ref> 。此外，广义相对论还是现代[[宇宙学]]中的[[膨胀宇宙模型]]的理论基础。

广义相对论被视为一种古怪的异论，但由于它和狭义相对论相融，并能够解释很多牛顿引力无法解释的现象，因此它很明显优于牛顿理论。爱因斯坦本人在1915年证明了广义相对论能够解释[[水星]][[轨道]]的反常[[近日点]]进动现象 <ref>[http://www.360doc.cn/article/39124147_648602903.html 广义相对论详细发现过程和相关宇宙学应用!]，360doc个人图书馆，2017-04-25</ref> ，其过程不需要任何附加参数（所谓“敷衍因子”）。另一个著名的实验验证是由[[亚瑟·爱丁顿]][[爵士]]率领的探险队在[[非洲]]的[[普林西比岛]]观测到的[[日食]]时的[[光线]]在[[太阳]][[引力场]]中的偏折，其偏折角度和广义相对论的预言完全相符（是牛顿理论预言的偏折角的两倍），这一发现随后为全球[[报纸]]所竞相报导，一时间使爱因斯坦的理论名声赫赫。但是直到1960年至1975年间，广义相对论才真正进入了[[理论物理]]和天体物理主流研究的视野，这一时期被人们称作广义相对论的黄金时代。[[物理学家]]逐渐理解了黑洞的概念，并能够通过天体物理学的性质从类星体中识别黑洞。在[[太阳系]]内能够进行的更精确的广义相对论的实验验证进一步展示了广义相对论非凡的预言能力，而[[相对论宇宙学]]的预言也同样经受住了实验观测的检验。