Para fazer afirmações a respeito de velocidade, é preciso lembrar que a definição desta grandeza envolve deslocamento, ou seja, mudança de posição, e intervalo de tempo. Portanto, a discussão da velocidade requer a definição de um sistema de coordenadas de espaço e tempo. Tipicamente, um observador utilizará o sistema de coordenadas que considerar adequado e, do ponto de vista matemático, a geometria do seu espaço-tempo será estipulada pelo conhecido tensor métrica, cujas componentes serão determinadas funções das coordenadas de posição e do tempo. Se o observador simplesmente utilizar as suas coordenadas de posição e tempo para calcular a velocidade de algum objeto, ele estará calculando a, assim chamada, velocidade de coordenadas. Se o objeto considerado for um pulso de luz, ou um fóton, o resultado de tal conta não necessariamente será a conhecida constante universal c. (a menos, é claro, que o observador esteja em repouso num referencial inercial). Aliás, a velocidade de coordenadas de um pulso de luz poderá até depender da direção de propagação.

Porém, demonstra-se matematicamente que é sempre possível realizar uma transformação de coordenadas de maneira tal que, num dado evento, o tensor métrica se reduza, após a transformação e afora correções de segunda ordem, ao conhecido tensor de Minkovski, característico dos referenciais inerciais considerados na Relatividade Restrita. A velocidade de um objeto presente no evento considerado, calculada usando estas novas coordenadas, é conhecida como velocidade própria. Para um pulso de luz, ou fóton, esta velocidade própria é sempre igual a c.

Naturalmente, no caso de um observador caindo livremente num campo gravitacional, o segundo sistema de coordenadas mencionado acima é exatamente aquele associado ao referencial inercial local usualmente considerado na elucidação da relação entre a Relatividade Geral e a Relatividade Restrita. Assim, um observador em queda livre que medir a velocidade de um pulso de luz passando por ele sempre obterá o valor c. Porém, o mesmo não pode ser afirmado se ele tentar determinar a velocidade de um pulso de luz que se propaga numa região distante do espaço-tempo.

Um experimento interessante relativo à propagação da luz num referencial não-inercial foi realizado por Georges Sagnac em 1913. Ele utiliza um, assim chamado, interferômetro de laço, no qual um feixe de luz é separado em duas componentes que percorrem o mesmo circuito em sentidos opostos. Quando tal dispositivo está colocado sobre uma plataforma em rotação, observa-se um deslocamento da figura de interferência, proporcional à velocidade angular de rotação da plataforma. Assim, a propagação da luz pode parecer peculiar a um observador não-inercial – no caso, em repouso sobre a plataforma. Naturalmente, neste experimento, o efeito pode ser facilmente analisado no referencial do laboratório (considerado inercial), supondo que a velocidade da luz é c, independente da velocidade da fonte.

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