在平展时空中，光束沿直线传播，换句话说就是：它沿着最短路径传播。在广义相对论中，光束仍然沿最短路径。
这是光穿过不同介质时的一种常见的光学属性。所谓最短的“光程”,实际上是最小振荡数或者最短时间，它导致了光束的弯曲，被称为折射；将一根棍子放在水中，当不与水面垂直时，看起来就是弯的。而美丽的七色彩虹，也源于光到达空气或者水、玻璃这些表面时分裂为不同颜色。所以我们用棱镜也能制作出小彩虹。追根溯源，不同颜色的光有不同的振动频率，因此会各自寻找适合自己的最短光程。
将这个现象推广到时空中的物体：彗星光之所以被太阳折射，是它在沿着最短路程，以便最短时间内穿过深度空间，从太阳系的一边到达遥远的另一边。地球上的观察者将彗星的弯曲轨道解释为太阳引力的作用。而爱因斯坦坚持彗星光是自由下落的，事实上是静止并且不受力的。因此，在平展空间中的飞行路径按牛顿理论看是一条直线，但在弯曲时空中就变成了曲线。
从理论上讲，人们可以用三束光构成一个三角形，通过它就能测量出时空的弯曲度。在平展空间中我们习惯知道这个三角形的3个角度和是180°,但此时可能超过或不足180°。考虑一个简单的例子，如果发出两束光，它们都向地心跌落，最终会和经度线一样交会到一起，而此时光束构成的三角形度数和就会大于180°;这就可以揭示空间被弯曲了，但“在什么里弯曲呢？”回顾一下，爱因斯坦最初的灵感来源于地球的二维表面，其在三维中发生弯曲；太空飞船或光束的飞行路径在更高的维度下发生弯曲(至少数学上是这样的)。粗略地讲，三维空间的弯曲就发生在时间这个第四维度下。
相对论的一个必不可少的基础是：光在所有物质中传播速度都是恒定相同的。然而，当我们靠近或者远离光源运动时，就会发生一些改变：就像汽车喇叭，当车靠近(远离)你的时候，喇叭的音调会升高(降低),光会类似地改变颜色(频率或者“音调”),当光源远离时会发生红移，而当光源靠近时会发生蓝移，这种现象就被称为多普勒效应。人类感觉到的颜色，实际上是电磁场前后振荡的频率有不同，而频率是时间节拍的一种度量。
当光穿过引力场时，会产生一个附加效应，正是这个效应构成了爱因斯坦空间扭曲的源头。当一丝光线穿过太阳的引力场时，我们会看到它的路径发生弯曲。太阳、中子星、黑洞等都是巨大的引力源，当光束朝这些引力源跌落时，内部会互相收缩，而根据广义相对论，不仅相对运动会引起静止观察者眼中发生色移，而且引力也能引起这种色移。随着引力场不断变强，电磁场的振荡频率也越来越向红色光频率移位。而随着光束接近引力源，远处的观察者会发现红移现象越来越明显。光的振荡频率在降低；而这个频率是光天然的时钟，即光自己的时钟变慢了。如果光束接近黑洞的边缘，那么频率会降低为0;从某种意义上说时间会原地不动，导致从地球上的观察者角度看，随着光束变得越来越偏红和昏暗，要进入黑洞所需要的时间就变得无限长。
对于光束本身而言，它只是在做自由下落，什么也没有发生。其他的光束和它靠得越来越近，实际上在黑洞内部所有的光路都紧密弯曲，紧密程度足以使得朝外的光路永远无法穿过黑洞边界；光因此无法逃出黑洞，黑洞也就变“黑”了。
在引力的作用下，光束都沿着宇宙的测地线在传播，而时间在渐渐地被拉伸。正是时间维度的扭曲，导致空间的其他3个维度内的路径发生弯曲。
