Математически эта взаимосвязь выражается уравнением Эйнштейна (1905):
, где 
- энергия в эргах (дж), 
- масса в граммах (кг) 
- скорость света см/сек ( м/сек) . Взаимосвязь массы и энергии — один из фундаментальных законов современной физики. Масса и энергия неотъемлемы от материи, но они не сводятся друг к другу и не превращаются одно в другое. Исходя из закона взаимосвязи массы и энергии, нельзя говорить о превращении массы в энергию и, наоборот, - энергии в массу. Можно говорить только об изменении массы с изменением энергии. Например, в результате ядерных реакций часть вещества с соответствующей, массой и энергией превращается в свет, обладающий количественно теми же массой и энергией, какими обладала эта часть вещества до своего превращения, но уже другого качества. Философское значение этого закона состоит в том, что он является естественнонаучным доказательством положения диалектического материализма о неразрывности материи и движения. Взаимосвязь массы частиц с их скоростью математически выражается уравнением Лоренца — Эйнштейна:
, где
- масса движущейся частицы,
- масса покоя частицы (v = 0).
— скорость света,
- скорость движения частицы
Из этого уравнения видно, что масса движущейся частицы всегда больше массы покоя, причем с увеличением скорости растет масса движущейся частицы. Когда скорость приближается к скорости света, масса движущейся частицы возрастает до бесконечности, так как 
.
В применении к объектам большой массы, для которых скорость мала, разницей между массой движения и массой покоя можно пренебречь, так как 
и 
.