洛倫茲變換是狹義相對論中兩個作相對勻速運動的慣性參考系(S和S′)之間的座標變換。若S系的座標軸為X、Y和Z，S′系的座標軸為X′、Y′和Z′。為了簡單，讓X、Y和Z軸分別平行於X′、Y′和Z′軸，S′系相對於S系以不變速度v沿X軸的正方向運動，當t=t′ = 0 時，S系和S′系的原點互相重合。同一個物理事件在S系和S′系中的時空座標由下列關係式相聯絡：

式中 ， ；c為真空中的光速[1] 。其逆變換形式為

這個關係式稱為洛倫茲變換。不同慣性系中的物理定律在洛倫茲變換下數學形式不變，它反映了空間和時間的密切聯絡，是狹義相對論中最基本的關係[1] 。

光速不變是狹義相對論的的一個假設，跟洛倫茲變換沒有直接的關聯。

或許您會感到奇怪，這麼重要的一條理論居然是一個假設。事實上，兩點之間直線最短，平行線永不相交，還有萬有引力這些都是假設。這些假設不違揹我們的經驗，而且不這麼假設就會引發很多問題。那麼如果不做光速不變的假設會引起什麼問題呢？

如果光速可以跟物體運動速度疊加的話，你拿著手電筒照在牆上，晃動手電筒牆上的光點不應該留下軌跡，而是跳躍的光點，就像電影中甩動手槍讓子彈飛出弧形那樣。但這種現象根本不存在，不管你的電筒動得有多快，光點的軌跡都是連續的。光有波的特點，船在水中激起的波紋不會隨著船移動，你會看到船都拖著長長的水波。光速不變其實就這麼簡單。

洛倫茲變換（不叫收縮）最初是在研究電磁波時做出的公式。它用到了光速這個常量，只是因為湊巧電磁波的運動速度跟光速是一樣的。這個公式寫出來的時候，還沒有光速不變的假設。後來，愛因斯坦做了光速不變的假設，並根據這個假設，設想了光計時器（一種用光速計時的鐘表）之後他發現可以用這個公式進行參照系之間的座標變換。這樣才把洛倫茲變換跟光速不變聯絡起來。

說了這麼多，其實就一句話，洛倫茲變換是根據光速不變做出的推論，而不是根據洛倫茲變換推匯出的光速不變。