Einstein reconoció siempre la influencia de Ernst Mach en su concepción de la inercia. Llamó "principio de Mach" al postulado según el cual la inercia de un cuerpo depende de la distribución de las masas en el universo. Las interpretaciones de este principio son múltiples. La más radical admite que la inercia no constituye una propiedad inherente de un cuerpo, sino que queda determinada por el conjunto de las masas presentes en el universo. Esta concepción, que Einstein sostuvo durante largo tiempo, quedó expuesta de manera precisa en uno de sus artículos de 1917: "Vale decir, si se separa suficientemente una masa de todas las demás masas del universo, su inercia debe anularse". Para someter a prueba dicha afirmación hay que tomar en cuenta la totalidad del universo.

El estudio de las propiedades generales del universo se denomina cosmología. La descripción aristotélica del universo —el cosmos de los griegos—, constituido por esferas centradas en una Tierra inmóvil, es ya un ejemplo de estudio cosmológico. Lo mismo cabe decir de la proposición de Copérnico, según la cual la Tierra y los planetas giran alrededor del Sol siguiendo órbitas, mientras que las estrellas, situadas a gran distancia, constituyen la frontera fija del sistema solar. Aparte de la cosmología teórica, representada por esas tentativas, existe una cosmología empírica, constituida por el conjunto de las observaciones astronómicas a las que las teorías deben confrontarse. El artículo de Einstein funda la cosmología teórica del siglo xx. Trataremos de su desarrollo, así como el de la cosmología observacional contemporánea. Tanto el inicio como el posterior desarrollo de la cosmología teórica moderna discurren sobre raíles matemáticos.