愛因斯坦在1916年發表了著名的廣義相對論(Theory of General Relativity),他將重力的本質解釋為物質扭曲時空所造成的幾何現象。而後,德國天文學家卡爾.史瓦西(Karl Schwarzschild)證明,如果時空中的巨大質量能聚集成一點,這團物質就會產生極大的重力,而將周遭的時空嚴重扭曲,甚至大到連光線都無法逃逸。而在1970年,霍金(Stephen William Hawking)和彭羅斯共同提出,如果廣義相對論是正確的,那麼在宇宙大爆炸必然是從一個奇點(Singularity)開始的,就在黑洞的核心。接著,霍金以量子效應理論推測出霍金輻射(Hawking Radiation),這是一種由黑洞散發出來的熱輻射,藉此能說明黑洞的質量如何降低而導致黑洞蒸散的現象。
1988年,霍金出版了《時間簡史》(A Brief History of Time),成為現代史上最成功也最暢銷的科普寫作書籍,讓嚴肅的天體物理學能普及化。他在21歲不幸罹患俗稱的「漸凍人症」,即運動神經元疾病(Motor Neuron Diseases),全身癱瘓的他只能坐在輪椅上,靠著特製的電腦語音合成器發表談話與演說,使他成為當代物理學界最知名的代表性人物。