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引力红移，广义相对论认为，引力势强的地方，固有时间的流逝速度慢，也就是说离天体越近，时间越慢。
这样，天体表面原子发出的光周期变长，由于光速不变，相应的频率变小，就会向光谱中红光方向移动，称为引力红移。宇宙中有很多致密的天体，可以测量它们发出的光的频率，并与地球的相应原子发出的光作比较，发现红移量与相对论预言一致。
上世纪60年代初，物理学家在地球引力场中利用伽玛射线的无反冲共振吸收效应测量了光垂直传播产生的红移，结果与广义相对论预言一致。按照光的波动说，光在引力场中不应该有任何偏折，按半经典式的“量子论加牛顿引力论“的混合概念，用普朗克公式e=hv和质能公式e=mc2求出光子的质量，再用牛顿万有引力定律计算得到太阳附近的光的偏折角，是约0.87角秒。而由广义相对论计算得到的偏折角是1.75角秒，为前者的两倍。
1919年，一战刚结束，英国科学家爱丁顿领导的两支考察队，利用跨大西洋日全食的机会观测，得到的结果约为1.7角秒，而且刚好在相对论实验误差范围之内，引起误差的主要原因可能是太阳大气对光线的偏折。、
在现代，通过射电望远镜可以观测类星体的射电信号在太阳引力场中的偏折，而不必等待日全食这种稀有的机会。高精度的测量结果进一步证实了广义相对论的结论。、
进一步，当星体光源发出的光在引力场（星系及黑洞）附近经过时，光线会像通过透镜一样发生弯曲，当光路经过引力场不同位置时，这导致地面观测者看到若干个星体的成像，此类引力透镜现象极其普遍地被天文学家观测到。
水星近日点进动，天文观测记录了水星近日点（椭圆轨道短轴位置）每百年移动5600角秒，研究者曾经考虑了各种因素，根据牛顿理论只能解释其中的5557角秒，剩余的43角秒不知从何而来，无法解释。广义相对论的计算结果与平方反比的万有引力定律有所差异，这一差异刚好使水星的近日点每百年移动43角秒。
雷达回波时间延迟，广义相对论认为光子靠近引力场时，就会发生时间延迟效应。光线轨迹在引力场中弯曲，使得其路径延长。
这种的弯曲现象可以等价地看成是一种折射，相当于有效光速减慢，因此从空间某一点发出的信号，如果途经太阳附近，到达地球的时间将有所延迟。这一想法首先由美国物理学家夏比洛于1964年提出，由此来检验广义相对论是否正确。从地球向行星发射雷达信号，接收行星反射的信号，测量信号往返的时间。
如果太阳正好处于行星和地球的连线，那么信号往返时间较没有太阳的情况变长。如此，可以检验空间是否发生了弯曲，是否有时间延迟。、
1960年代美国物理学家克服重重困难，完成了有关实验。研究小组先后对水星、金星与火星进行了雷达实验，证明雷达回波确有延迟现象，太阳质量导致的雷达波往返的时间延迟将达到200毫秒左右，结果与广义相对论预言相符。近年研究人员试验月球作为反射靶，实验精度有所改善，所得结果与广义相对论理论值一致。
2003年天文学家利用卡西尼号土星探测器，重复先前的实验，测量精度在0.002%范围内观测与理论一致，这是迄今为止精度最高的广义相对论实验验证。此外，在毫秒脉冲星双星系统的计时观测中，来自星体的脉冲信号到达地球的时间存在延迟，这与广义相对论引力时间延迟的影响一致。
