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狹義相對論中的加速度
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狭义相对论中的加速度类似于牛顿力学中的概念，乃速度对于时间的微分。因为相对论中的洛伦兹转换及时间膨胀，时间与距离的概念变为复杂，因此“加速度”的定义也变得复杂。狭义相对论为平直闵可夫斯基时空的理论，即使加速度存在依然有效，前提是能量动量张量所造成的重力场效应可以忽略。否则，则需用到广义相对论以及弯曲时空来诠释。在地球表面附近，时空弯曲程度不明显，因此实务上采用狭义相对论来诠释物理现象仍是合宜作法，比如粒子加速器实验。_NEWLINE_如同在外界惯性坐标系中的测量，三维空间中的普通加速度（称为“三维加速度”或“坐标加速度”）的转换式可以推导得出。此外作为一特例，也可用共动（comoving）的加速规来测量固有加速度。另一种有用的形式是四维加速度，其分量可透过洛伦兹转换在不同参考系中做连结。连结加速度与力的运动方程也可得到。几种特殊形式的加速物体运动方程以及它们的弯曲世界线可以透过对上述方程的积分求得。知名的特例如双曲运动，适用于常数值纵向固有加速度的例子，以及等速率圆周运动。最后，在狭义相对论的架构下，描述加速参考系中的物理现象亦为可行。_NEWLINE_历史演进上，在相对论发展的早年即已出现包含加速度的相对论性方程，在早年的教科书中有整理，如马克斯·冯·劳厄（1911年、1921年）或沃夫冈·泡利（1921年）。举例来说，运动方程以及加速度转换式于以下学者的论文中建立起来：亨德里克·洛伦兹（1899年、1904年）、儒勒·昂利·庞加莱（1905年）、阿尔伯特·爱因斯坦（1905年）、马克斯·普朗克（1906年）；四维加速度、固有加速度与双曲运动的分析参见赫尔曼·闵可夫斯基 （1908年）、马克斯·玻恩（1909年）、古斯塔夫·赫格洛茨（1909年）、阿诺·索末菲（1910年）、冯·劳厄（1911年）。
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加速参考系
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加速运动亦可透过加速坐标系或曲线坐标系来描述。以此方式建立的固有参考系与费米坐标密切相关。举例而言，一双曲加速参考系的坐标有时称为润德勒坐标，而匀速旋转参考系的情形，则称为旋转圆柱坐标，或称玻恩坐标。