Teori relativitas khusus Einstein menggambarkan magnetisme sebagai produk sampingan dari gaya listrik. Oleh karena itu, kedua gaya ini dapat dianggap sebagai aspek yang berbeda dari gaya yang lebih mendasar, yang oleh fisikawan disebut elektromagnetisme. Teori elektromagnetik menjelaskan kumpulan klaim ilmiah yang saling berhubungan yang digunakan untuk menjawab pertanyaan tentang gaya ini.
Fisikawan menggunakan bidang sebagai abstraksi untuk menggambarkan bagaimana suatu sistem mempengaruhi lingkungannya. Medan listrik suatu benda bermuatan menyatakan gaya yang akan diberikannya pada partikel bermuatan. Medan lebih kuat lebih dekat ke objek karena gaya elektrostatik berkurang dengan meningkatnya jarak antara dua muatan. Medan magnet didefinisikan dengan cara yang sama, kecuali mereka menggambarkan gaya yang diberikan pada partikel bermuatan yang bergerak.
Gagasan paling dasar dalam teori elektromagnetik adalah “medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnet” dan “medan magnet yang berubah menghasilkan medan listrik.” Prinsip-prinsip ini dikuantifikasi oleh persamaan Maxwell, dinamai James Clerk Maxwell, fisikawan dan matematikawan Skotlandia yang karyanya pada abad ke-19 membentuk disiplin dengan merevolusi cara fisikawan memahami cahaya. Persamaan Maxwell juga memberikan hubungan yang diketahui sebelumnya — hukum Coulomb dan hukum Biot-Savart — ke dalam bahasa medan.
Partikel bermuatan menghasilkan medan magnet saat bergerak, tetapi medan magnet tegak lurus terhadap gerakan partikel. Selanjutnya, efek medan magnet ini pada muatan kedua yang bergerak tegak lurus terhadap medan dan gerakan muatan kedua. Kedua fakta ini bahkan menyebabkan masalah mendasar dalam elektromagnetisme membutuhkan penalaran tiga dimensi yang kompleks. Secara historis, perkembangan vektor dalam matematika dan sains sebagian besar kemajuannya berkat karya fisikawan yang mencoba mengabstraksikan dan menyederhanakan penggunaan teori elektromagnetik.
Pada abad ke-19, teori elektromagnetik mengubah cara fisikawan memahami cahaya. Newton telah menggambarkan cahaya dalam bentuk partikel yang disebut sel darah, tetapi Maxwell mengklaim bahwa itu adalah manifestasi dari medan listrik dan magnet yang mendorong satu sama lain melalui ruang. Menurut konsepsi ini, cahaya tampak, sinar-X, radar, dan banyak fenomena lainnya semuanya secara inheren serupa, masing-masing merupakan kombinasi medan listrik dan magnet yang bervariasi pada frekuensi yang berbeda. Para ilmuwan menyebut rangkaian semua gelombang tersebut sebagai spektrum elektromagnetik.
Keberhasilan teori elektromagnetik menyebabkan runtuhnya sisa fisika Newton pada abad ke-20. Einstein menyadari bahwa teori Maxwell membutuhkan ruang dan waktu untuk saling bergantung, koordinat yang berbeda dari ruang-waktu empat dimensi. Selain itu, teori relativitas Einstein menunjukkan bahwa ruang itu melengkung dan perjalanan waktu yang diukur oleh seorang pengamat berbeda dengan yang diukur oleh pengamat lainnya. Penemuan-penemuan ini sama sekali tidak sesuai dengan teori gerak Newton. Jadi, studi tentang elektromagnetisme, secara langsung atau tidak langsung, telah mengubah cara fisikawan memahami listrik, magnet, cahaya, ruang, waktu, dan gravitasi.