质能转换公式是一种阐述能量（E）与质量（m）间相互关系的理论物理学公式，公式中的c是物理学中代表光速的常数。

该公式表明物体相对于一个参照系静止时仍然有能量，这是违反牛顿系统的，因为在牛顿系统中，静止物体是没有能量的。这就是为什么物体的质量被称为静止质量。公式中的E可以看成是物体总能量，它与物体总质量（该质量包括静止质量和运动所带来的质量）成正比，只有当物体静止时，它才与物体的（静止）质量（牛顿系统中的'质量'）成正比。这也表明物体的总质量和静止质量不同。

反过来讲，一束光子在真空中传播，其静止质量是0，但由于它们有运动能量，因此它们也有质量。

注意：有些术语使用中，质量单指静止质量，因为总质量和能量是等价的概念。若 指代静止质量，则公式应改写为

而

因此， 也就是总质量的表达式，其中 为洛伦兹因子。

以一外力 对物体作功，根据功-动能定理，物体的微小动能变化为

式中， 为物体的动量 (此处的 为静止质量)，而 为物体的速度 。因此此式可改写为

根据以下等式(详见四维速度)，

将等式的两侧取微小量并重新整理，

u

以此等式代入上方 的关系式得

此即为相对论下的动能表达式，注意式中 仅与四维动量的时间分量相差一比例常数 。若以此定义物体的能量，

则 其中 为物体因具有质量而具有的能量，即

注：若改以 表示内秉质量， 表示相对论质量，则亦有之关系。

适用于所有有质量的物体，因为它是质量由能量导出的断言，或者说能量由质量导出的论断，而两者可以互相取代。它对运动物体的应用依赖于方程中使用的质量的定义。

通常，该方程用于相对于物体不动的参考点。但是同样的物体从另外一个参照系来看可以是运动的，所以，对于这个参照系，该方程表示质量是不同的。

从现代物理的观点来看，这个方程表示物质和能量是同一个概念。

爱因斯坦和他的1905年论文

该论文所说的确切内容是：‘若一个物体以辐射形式发射能量L，它的质量减少L/c2。’，这个情况下辐射的是动能，而质量是那时候通常所指的质量，也就是如今我们根据情况称为静能量或者不变质量。这是在发射能量前后的质量差，它等于L/c2，而不是物体的整个质量。在那时它仅仅是理论上的还未被实验证明。

爱因斯坦不是唯一将能量联系到质量的人，但他是第一个将这个作为更大的理论的一部分推出的，而且，是根据这个理论的前提所导出的结果。

根据Umberto Bartocci（佩鲁贾大学数学史家），该方程早在两年之前就由Olinto De Pretto发表了，他是一个意大利维琴查的工业家。但是没有主流史学家认为这个结论是真实的或者是重要的，他们认为即便De Pretto是首位发现该公式的人，但是只有在爱因斯坦真正将它和相对论建立联系之后，该公式才真正显示出价值。