黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言的一種現象，愛因斯坦用廣義相對論為黑洞進入科學領域鋪平了道路，而這並不是他真正的意圖
1915年，愛因斯坦發表了一系列廣義相對論的演講，聲稱空間和時間是一個連續體，可被任何有質量的東西扭曲，扭曲的結果就是引力，即引力是空間和時間扭曲的結果，並迫使一切物體，從光到行星，甚至從樹上掉下來的蘋果，沿著彎曲的路徑穿過空間。
當愛因斯坦發展廣義相對論的時候，花了大約十年的時間用一種叫張量微積分的數學形式近似地解出自己方程的解，即使是最優秀的科學頭腦，也會對數學感到困惑。然而，這一挑戰並沒有阻止愛因斯坦同時代的一位天文學家——一位名叫卡爾·史瓦西的理論物理學家，史瓦西本質上是一個現實主義者，但他非常擅長處理理論概念，當愛因斯坦1915年發表關於廣義相對論的文章時，史瓦西是第一個認識到它們重要性的人之一。
史瓦西是一位德國愛國者，所以當第一次世界大戰爆發時，他把手上的天文學研究放在了一邊，而選擇了參軍。當他讀到愛因斯坦的論文時正在比利時、法國和俄羅斯前線參加戰鬥。儘管如此，史瓦西還是被廣義相對論的本質所吸引，開始為它的方程尋找精確答案。在患了重病被送回家休養兩個月後，史瓦西終於能夠集中精力完成他的計算，在1916年去世前不久，史瓦西完成了他的工作，同年晚些時候出版了：《論愛因斯坦理論中的點質量引力場》成為現代相對論研究的支柱之一，史瓦西在其中提出了他對愛因斯坦未解方程的解。
當愛因斯坦寫下他的廣義相對論時發現了描述引力的新方法，即引力是空間和時間扭曲的結果，物質和能量存在於時空背景中，有三個空間維度和一個時間維度，物體的質量會扭曲時空結構——質量越大的物體對時空影響越大。就像放在蹦床上的保齡球會拉伸織物，使其產生凹陷，行星和恆星也會扭曲時空——這種現象被稱為“短程線效應”。因此，圍繞太陽運行的行星不會受到太陽的引力；只是沿著太陽質量引起的彎曲時空變形運轉。行星從未落入太陽的原因是由於行星的運行速度，簡潔地說就是“物質告訴時空如何彎曲，時空告訴物質如何移動。”
史瓦西意識到物體表面的逃逸速度取決於它的質量和半徑。例如，地球的逃逸速度約為每秒11.2公里——這是火箭在離開地球之前必須達到的速度。但是，如果能使給定質量的半徑足夠小，逃逸速度就會增加，直到達到光速，即每秒30萬公里，在那時，物質和輻射都無法從物體表面逃逸。此外，原子力或亞原子力無法使物體承受自身的重量。因此，物體坍縮成一個無限小的點——原來的物體從視野中消失，只留下它的重力來標記它的存在。結果，會在時空結構中創造了一個無底洞，稱為奇點。史瓦西還解釋說，一個奇點被一個球形引力邊界所包圍，這個邊界會永遠困住任何進去的東西，這個邊界叫做視界（ event horizon）。史瓦西還提出了一個公式，可以計算出視界的大小，這就是史瓦西半徑，是時空無底洞的邊緣，太陽的史瓦西半徑為3公里，即它的視界就在離它表面三公里的地方，地球的史瓦西半徑是9毫米。
史瓦西的論文中包含了激進的預測，時空無底洞的想法困擾了許多科學家包括愛因斯坦，愛因斯坦本人並不相信黑洞的存在，儘管他自己的理論預言了黑洞的存在，但他強烈反對這一觀點。1939年，愛因斯坦在《數學年鑑》上發表了一篇文章，試圖證明這樣的時空無底洞是不可能存在的。因為它公然違背了人類經驗——世界是有限的，一切都可以稱重和測量。
1967年美國物理學家約翰·惠勒將史瓦西提出的”引力完全坍縮的物體“的原始說法進行改進，將之命名為黑洞。現代的科學共識是——黑洞確實存在，而且是宇宙最重要的特徵之一，天文學家已經能夠以不同方式間接地探測到它們，因此黑洞的存在是毫無疑問的。
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