Relativistička mehanika je oblast fizike koja se bavi kretanjem tijela čije relativne brzine prilaze brzini svjetlosti c, ili čije kinetičke energije mogu biti usporedive s proizvodom njihove mase m i kvadrata brzine svjetlosti, odnosno mc^2.
Takva tijela nazivaju se relativističkim, a pri proučavanju njihovog kretanja potrebno je uzeti u obzir posebnu teoriju relativnosti Alberta Einsteina. Dokle god se gravitacijski efekti mogu zanemariti, što vrijedi dok su razlike u gravitacijskoj potencijalnoj energiji male u usporedbi s mc^2, efekti opće teorije relativnosti mogu se sigurno ignorisati.

Tijela koja se proučavaju mogu biti dovoljno mala da se njihova unutrašnja struktura i veličina mogu zanemariti i smatrati ih tačkastim česticama, u kojem slučaju govorimo o relativističkoj mehanici tačkastih čestica. S druge strane, ako je potrebno uzeti u obzir njihovu unutrašnju strukturu, govorimo o relativističkoj kontinuumskoj mehanici. Također se pretpostavlja da su kvantnomehanički efekti nevažni; u suprotnom bi bilo potrebno razmotriti relativističku kvantnu mehaniku ili relativističku teoriju kvantnog polja — pri čemu je ova posljednja kvantnomehaničko proširenje relativističke kontinuumske mehanike. Uslov koji omogućava sigurno zanemarivanje kvantnih efekata jeste da su veličine i razmaci između proučavanih tijela veći od njihovih Comptonovih talasnih dužina. (Comptonova talasna dužina tijela mase 𝑚 definisana je kao h/mc, gdje je h Plankova konstanta.)

Uprkos ovim ograničenjima, postoji niz situacija u prirodi gdje je relativistička mehanika primjenjiva. Na primjer, neophodno je uzeti u obzir efekte relativnosti pri proračunu kretanja elementarnih čestica ubrzanih na visoke energije u akceleratorima čestica, poput onih u CERN-u (Evropska organizacija za nuklearna istraživanja) kod Ženeve ili u Fermilabu (Nacionalni laboratorij Fermi) kod Čikaga. Pored toga, te čestice se sudaraju, stvarajući nove čestice; iako se proces stvaranja može razumjeti samo kroz kvantnu mehaniku, jednom kada se čestice dovoljno razdvoje, podliježu zakonima posebne relativnosti.

Slični zaključci vrijede za kosmičke zrake koje dolaze na Zemlju iz svemira. U nekim slučajevima, te zrake imaju energije čak do
10^20 elektronvolti (eV). Elektron s tom energijom ima brzinu koja se razlikuje od brzine svjetlosti za oko 1 dio u 10^28, što se može vidjeti iz relativističkog odnosa između energije i brzine. Za proton s istom energijom, brzina bi se razlikovala od brzine svjetlosti za oko 1 dio u 10^22

Na praktičnijem nivou, relativistička mehanika mora se koristiti za proračun energija elektrona ili pozitrona emitovanih pri raspadu radioaktivnih jezgara. Astrofizičari moraju koristiti relativističku mehaniku pri proučavanju izvora energije zvijezda, energije oslobođene u eksplozijama supernova, kretanja elektrona u atmosferama pulsara ili pri razmatranju vrućeg velikog praska. Pri temperaturama u vrlo ranom svemiru iznad 10^10 kelvina (K), kada su tipične termalne energije kT (gdje je k Boltzmannova konstanta, a T temperatura) usporedive s energijom mirovanja elektrona, primordijalna plazma morala je biti relativistička.

Relativistička mehanika također se mora uzeti u obzir pri proučavanju navigacijskih satelitskih sistema koje koriste, na primjer, vojne službe, poput Globalnog sistema za pozicioniranje (GPS). U ovom slučaju, međutim, važan je isključivo kinematički efekat na brzinu satova na satelitima (tj. dilatacija vremena), a ne dinamički efekti relativnosti na kretanje samih satelita.