1900-luvun vaihteessa uudet havainnot valon luonteesta olivat ristiriidassa vanhojen mallien kanssa ja aiheuttivat kiistoja fyysikoiden keskuudessa. Noina myrskyisinä vuosina tutkijat, kuten Max Planck ja Albert Einstein, kehittivät modernin valoteorian. Se ei vain osoittanut, että valo käyttäytyy sekä aallona että hiukkasena, mutta johti myös uusiin ajattelutapoihin koko maailmankaikkeudesta.
Nykyaikaisen teorian mukaan valolla on kaksi luonnetta. Koska sillä on aaltoja, kaukaisen sateen läpi kulkeva auringonvalo tekee sateenkaaresta. Kuitenkin, kun valo iskee aurinkokennoon, se toimittaa energiaa hyvin pieninä purskeina. Aineen hiukkasilla on nimiä, kuten protoni, elektroni ja neutroni. Valohiukkasia kutsutaan fotoneiksi; kukin on pieni, erillinen kimppu, jonka energian määrää valon aallonpituus: mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi energia.
Vuonna 1905 Albert Einstein huomasi, että valo on perustavanlaatuinen maailmankaikkeuden rakenteelle, yhdistämällä sen avaruuteen, aikaan, energiaan ja aineeseen. Vaikka et koe sitä suoraan jokapäiväisessä elämässä, esineet supistuvat ja painavat, kun ne liikkuvat lähellä valon nopeutta. Myös erittäin nopeiden esineiden aika hidastuu niiden kohdalla verrattuna muuhun maailmankaikkeuteen. Ja Einstein osoitti kuuluisalla vastaavuusperiaatteellaan E = mc neliö, että kaikki esineet sisältävät valtavaa energiaa; energian määrän löytämiseksi kerrot objektin massa valon nopeudella, neliö.