Кафедра теории относительности и гравитации была образована на физическом факультете в апреле 1960 года. Основным направлением научных исследований на кафедре являлась разработка инвариантно-групповых методов в теории гравитации Эйнштейна. Кафедру возглавил профессор Алексей Зиновьевич Петров (1910––1972), выпускник физмата КГУ (1937 г.). Основные его труды посвящены классификации полей тяготения в общей теории относительности, принесшей А. З. Петрову к 1959 г. мировую известность.

В результате этих исследований кафедра получила возможность открыть в 1961 г. специализацию по проблемам гравитации для студентов 3–5 курсов. Кроме того, сотрудники кафедры, начиная с 1960 г. и по сей день, ведут преподавательскую работу (математические дисциплины для всех студентов 1-3 курсов физического факультета дневного и вечернего отделений. (См. раздел “Учебная работа”).

После отъезда А. З. Петрова в Киев (институт теоретической физики АН УССР) кафедру возглавлял с 1970 по 1975 г.г. известный геометр профессор А. П. Широков , доктор физико-математических наук (с 1966 г.), который хотя и пришел со своей научной тематикой (теория обобщенных пространств со структурами), горячо поддерживал научное направление, заложенное А. З. Петровым.

С 1975 по 2000 г. кафедру возглавлял ученик А.З. Петрова профессор В. Р. Кайгородов , доктор физико-математических наук (с 1979 г.), заслуженный деятель науки и техники Республики Татарстан (с 1997 г.).

С мая 2000 г. – по июнь 2003 г. кафедрой заведовал доцент А. Б. Балакин , выпускник кафедры теории относительности и гравитации, доктор физико-математических наук (с 1999 г.)

С июня 2003 г. кафедру возглавила ученица А. З. Петрова профессор А. В. Аминова , доктор физико-математических наук с 1991 г., заслуженный деятель науки Республики Татарстан.

С 2012 г. кафедрой руководит С.В. Сушков, выпускник кафедры теории относительности и гравитации, доктор физико-математических наук .

Кафедра теории относительности и гравитации - единственная в стране кафедра такого профиля. Она направляет свои усилия на исследования теоретических проблем гравитации, развитие работ Эйнштейна: гравитационной радиации, суперпозиции полей, теории поля. При кафедре образована лаборатория гравитационно-волновой астрономии.

На кафедре осуществляется двухуровневое образование (бакалавриат и магистратура)