1905年，爱因斯坦写成了《论动体的电动力学》。以前他还写过三篇论文，连同刚写成的这一篇，一共有四篇了。在这四篇论文中，他挑了分量最轻的那篇寄到苏黎世的联邦工业大学。他被授予博士学位。重要的是另外那三篇论文，他把它们寄到来比锡去了。
爱因斯坦的奇迹年
1905年是爱因斯坦在科学史上创造奇迹的一年。这一年他一共发表了5篇论文，每一篇论文都可以说是传世杰作。
1905年3月，发表了《关于光的产生和转化的一个推测性的观点》的论文。在这篇论文中，爱因斯坦把普朗克（M·Planck，1858—1947）在1900年提出的量子概念扩展到光在空间中的传播。爱因斯坦认为，对于时间平均值（即统计的平均现象）来说，光表现为波动；而对于瞬时值（1111涨落现象）来说，光则表现为粒子。这是历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。以后的物理学发展表明，波粒二象眭是整个微观世界最基本的特征。
在这篇文章中，爱因斯坦用光量子的概念轻而易举地解释了光电效应，解决了困扰物理学界几十年的难题，推导出了光电子的最大初动能与入射光频率之间的关系式，即爱因斯坦方程。
10年后（1916年），美国著名物理学家密立根（1868—1953）用实验证实了爱因斯坦（光电效应）方程并删出了普朗克常数h的数值。1921年，爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖，就是“由于他的光电效应定律的发现”才被授予的。
1905年4月和5月，爱因斯坦发表了《分子大小的新测定》和《热的分子话动论所要求的静止液体中悬浮粒子的运动》两篇论文，提出布朗运动是由于分子运动的涨落现象所产生的悬浮粒子的无规运动，并用统计物理方法建立了布朗蟊动的理论。爱因斯坦还讨论了平衡态下液体中悬浮颗粒按高度的分布问题，磊到了相应的关系式。根据爱因斯坦的结果，可以通过实验方法测定阿伏伽德罗常数以及分子的实际大小。
1908年，法国物理学家皮兰（1870—1942）以精密细致的实验证实了爱因斯坦的理论，测出了阿伏伽德罗常数的值。
根据寞验结果，阿伏伽德罗常数大致在60×1023—68×1023之间，最佳值为65×1023，这与由别的方法所得到的结果相符。这就为原子的客观实在性提供了确凿的证据，使得一大批不承认原子是客观存在的学者改变了态度。例如，最峨央反对原子论的德国化学家、“唯能论”的创始人奥斯特瓦尔德（1853—1932）在1908年主动宣布：“原子假说已成为一种基础巩固的科学理论。”1926年，皮兰因此而荣获诺贝尔物理学奖。
1905年6月，爱因斯坦发表了比较长的论文《论运动物体的电动力学》，提出了狭义相对论理论。这是一篇开创物理学新纪元的论文，是爱因斯坦经过十年之久的酝酿和探索的结果。在19世纪后半叶，发现了一些与经典力学理论不一致的现象，如迈克耳孙·莫雷实验。为了克服新实验事实同经典力学理论之间的矛盾，以洛伦兹为首的老一辈物理学家采取的是一些修补漏洞的办法，没有对整个经典力学理论体系做根本的变革。爱因斯坦从自然界的统一性这一信念出发，考察了在经典力学中普遍成立的（伽利略）相对性原理（即力学规律对于任何惯性参考系都是等价的），在电动力学领域却失效的问题。爱因斯坦认为，这种不统一性显然不是现象本身所固有的，一定是经典力学理论基础有缺陷。
爱因斯坦从两个在空间上分隔开的事件的“同时性”问题入手，否定了经典力学中的绝对同时性的概念，进而否定了绝对空间、绝对时间以及“以太”的存在，认为传统的空间和时间概念必须加以修改。爱因斯坦把伽利略所发现的机械运动的相对性原理提升为一切物理规律都必须遵循的基本原理，称为（狭义相对论的）相对性原理；同时又把所有“以太漂移”实验所显示的光在真空中总是以确定速度。传播这一基本事实也提升为原理，称为光速不变原理。要使这两条原理同时成立，不同惯性参考系之间的坐标变换不可能再是伽利略坐标变换，而应该是一种新的坐标变换形式，即现在称之为的洛伦兹坐标变换。根据洛伦兹坐标耍换，空问长度和时间问隔不再是绝对的不变量，但是包括麦克斯韦方程组在内的一切物理规律却是不变（即协变）的。
1932年9月13日，爱因斯坦在致奥本海默（1904—1967），第二次世界大战期间美国曼哈顿工程负责人）的信中写道：“力学上一切惯性系统都等效。按着经验，这种等效性也该扩展到光学和电动力学。但是看来后者的理论不能得到这种等效性。我很快形成信念，这种状况的根源是理论体系的深刻不完备性。渴望去发现和克服这在我内心所产生的心理压力，在7年无效的探索之后，终于通过把时间和长度概念相对化而解决了。”
1905年9月，爱因斯坦发表了比较短的论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，在这篇文章中，爱因斯坦得到了著名的质能关系式E=mc2，揭示了物体的质量m和能量E的相当性。解释了放射性元素（例如镭）所以能释放出大量能量的原因。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础，同时也为核能的释放和利用开辟了道路。
狭义相对论表明，经典力学理论是狭义相对论在低速运动条件下的特殊情形。这样，就实现了力学和电磁学在运动学基础上的统一，也实现了低速运动与高速运动的统一，这是人类认识史上的一次飞跃，是一次革命。
爱因斯坦在1905年所发表的5篇论文，在量子理论、热力学与统计物理、狭义相对论等不同的物理学领域都取得了开创性的成果，这些成果深刻地改变了物理学的面貌。人们称1905年为爱因斯坦的奇迹年。在一年之内能取得如此多的成就，在历史上只有牛顿在1666年所取得的成就可以与之相比（1666年称为牛顿的奇迹年）。
狭义相对论建立以后，爱因斯坦又力图把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。爱因斯坦首先从物体的惯性质量与其引力质量相等这一事实出发，于1907年提出了“等效原理”，即“引力场与具有相当加速度的非惯性系在物理上完全等价”。由此得出结论：在引力场中时钟要走得慢，光波波长要发生改变，光线要发生弯曲。
爱因斯坦认识到，在引力场中，欧几里得几何学并不严格有效，洛伦兹坐标变换也不是普遍适用的，需要寻求更普遍的变换关系。爱因斯坦学习了黎曼几何学和张量分析后，利用新的数学工具，提出引力的度规场理论。在此理论中，描述引力场的不是标量势函数，而是度规张量。这时引力不再被看作是一种“力”，而是时空的一种性质，在引力作用下，时空将发生弯曲，从而使引力几何化，也使黎曼几何学获得了实在的物理意义。
1915年，爱因斯坦得到了满足能量—动量守恒定律的普遍协变的引力场方程，推算出光线经太阳表面附近所发生的偏折应当是1“7。另外，水星绕太阳运动时，其椭圆轨道的长轴也会发生缓慢地转动，称为水星近日点的进动。水星进动的观测值为5600”/百年，而由经典力学理论的计算值为5557“/百年，两者相差43”/百年。而由爱因斯坦的引力场方程所得到的结果正好为5600“／百年，与观测值相符，圆满地解决了困扰人们60多年的天文学上的一大难题。现在我们知道，牛顿的万有引力定律是爱因斯坦的广义相对论在弱引力场时的特殊情况。
1919年，英国天文学家爱丁顿（1882—1944）率领天文学工作者于日全食时做了观测，证实了爱因斯坦关于光线经太阳表面附近所发生的1“7偏折的结论，进一步证实了广义相对论的正确性。1916年春天，爱因斯坦出版了《广义相对论基础》以及科普性小册子《狭义与广义相对论浅说》两本书。
1916年6月，爱因斯坦研究引力场方程的近似积分，得出了当一个力学系统在化时必然发射出以光速传播的引力波的结论。随后，爱因斯坦又对引力波的性质进行了探讨。由于引力波的强度太弱，难以检测。20世纪60年代以后，检测引力渡的实验才逐渐形成高潮。通过对1974年发现的射电脉冲双量PSR1913＋16的周期变化进行了长达4年的连续观测之后，科学界于1979年宣布间接汪实了引力波的存在。
1917年，爱因斯坦利用广义相对论所得的结果来研究整个宇宙的时空结构，发表了《根据广义相对论对宇宙所做的考查》的论文。爱因斯坦认为，“宇宙在牵间E是无限的”这一传统观念，同牛顿的引力理论以及广义相对论的引力理论都是不协调的，于是提出了宇宙是一个“具有有限空间（三维的）体积的自身闭合的连续体”的模型，以科学论据推论宇宙在空间上是有限无界的。这在人类历史上是一个大胆的创举，使宇宙学摆脱了纯粹臆测性的思辨，是宇宙观的一次革命。根据爱因斯坦的宇宙模型，宇宙是可以膨胀的。1929年，美国天文学家哈勃（1889—1953）发现河外星系的光谱线存在红移现象，证实这些星系正远离我们而去，而且发现星系远离我们而去的速度与它们到地球的距离成正比，这就是哈勃定律。哈勃定律表明宇宙在膨胀。1948年又诞生了大爆炸宇宙学理论，这一理论是迄今为止最成功的宇宙学理论。
广义相对论完成以后，爱因斯坦并不满足，他要把广义相对论再加以推广，使它不仅包括引力场，而且也包括电磁场，就是说要寻求一种统一场的理论，把自然界中的四种相互作用（强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用、引力相互作用）都统一到一个理论框架之中。这样，就可以把相对论和量子论也统一了起来，为量子力学提供合理的理论基础。爱因斯坦花费了几十年的时间，为完成统一场理论苦苦探索。经历了无数次的失败，但他从不气馁，每次都满怀信心地从头开始。爱因斯坦感觉到现有的数学工具不够用，从1928年以后转入纯数学方面的探索。他尝试着用各种方法，有时用五维表示，有时用四维表示，但都没有取得具有真正物理意义的结果。
1948年，爱因斯坦意识到，在他的有生之年，可能无法攻克这个难题了。“我完成不了这项工作，它将被遗忘，但是将来会被重新发现。”就在爱因斯坦临终的前一天，他还在病床上准备继续他的统一场论的计算工作。历史的发展没有辜负爱因斯坦，20世纪60年代诞生了电弱统一理论，表明电磁相互作用和弱相互作用是统一的，可以用一个统一的理论来描述。后来一系列的实验有力地支持了电弱统一理论，向爱因斯坦的统一场理论的目标前进了一大步。统一场理论的思想以新的形式显示出它的生命力，为物理学未来的发展提供了一个大有希望的前景。现在人们认为，20世纪80年代建立起来的超弦理论，有可能成为爱因斯坦统一场理论的基础。
1916年，爱因斯坦发表了《关于辐射的量子理论》的论文，提出了关于辐射的吸收和发射过程的统计理论，同时提出了受激发射的概念，为20世纪60年代蓬勃发展起来的激光技术提供了理论基础。1923年，法国年轻物理学家德布罗意提出物质波理论，这一理论首先得到爱因斯坦的热情支持。
1924年，他收到印度年轻物理学家玻色（1894—1974）关于光量子统计理论的论文，立即译成德文推荐发表，这就是关于整数自旋粒子所服从的玻色一爱因斯坦统计，并预言了所谓玻色一爱因斯坦凝聚现象。70年后，人类实现了碱金属原子稀薄气体的玻色一爱因斯坦凝聚。这一重大科技成果被授予2001年度诺贝尔物理学奖。
除了自然科学领域之外，爱因斯坦还以极大的热忱关心社会，关心政治。他说：“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”爱因斯坦对1917年俄国十月革命和1918年德国十一月革命都热情支持。在第二次世界大战期间，他对水深火热中的旧中国劳动人民的苦难寄予深切同情。在第二次世界大战之后，他向全世界人民大声疾呼，要尽全力来防止核战争。他在逝世前7天签署的《罗素—爱因斯坦宣言》，是当代反核战争和平运动的重要文献。
1955年4月18日，因主动脉瘤破裂，爱因斯坦逝世于普林斯顿，享年76岁。
（三）科学巨人与和平战士
从爱因斯坦的政治信念看，他属于德国资产阶级民主派左翼，坚决反对威廉君主政体。1920年春天，由于工人阶级的团结斗争，平息了卡普叛乱，反动派的一败涂地使爱因斯坦欢欣鼓舞。他在给洛伦兹的信中写道：“最近，反动派遭到如此的惨败，我们大家都为此感到庆幸。在那帮家伙统治下，根本无法活下去！”几周后，他又给埃伦菲斯特写信说：“异常的平静在这里又恢复了，但仍然存在着十分尖锐的对立。整个城市笼罩着军人的飞扬跋扈和对他们的不满，还有困苦和饥饿。婴儿的死亡率高得惊人。谁也不清楚，我们在政治上的趋向如何。国家已经到了奄奄一息的境地。”
