爱因斯坦提出狭义相对论的划时代论文，充满了难懂的革命性的新思想，而只用了当时大学本科生就能看懂的数学工具，并且没有引用任何参考文献。幸亏该论文被送给当时物理学界的“高人”普朗克审稿，不然，狭义相对论的命运难测。法国科学家郎之万曾说，当时全世界只有12个人能懂相对论。相信被称为“量子之父”的普朗克应是其中之一。该论文一下就被普朗克推荐发表在德国的物理年鉴上。此后，爱因斯坦又连续发表几篇论文，建立起狭义相对论的全部框架。
其实，爱因斯坦早在16岁时，就曾考虑过这样一个问题：如果一个人跟着光线跑，并企图抓住它，会发生什么现象？这个问题他足足思考了10年，也做过许多无结果的尝试，最后他得出结论：时间是值得怀疑的！也就是说牛顿的绝对时空观是值得怀疑的。
爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。第一个假设是相对性原理，即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关；第二个假设是光速不变原理，即对任何一个参照系而言，光速都是相同的。在这两个基本假设中，爱因斯坦已抛弃了经典物理学中的“以太”假说和绝对时间、绝对空间的概念。
爱因斯坦从这两个基本假设出发，很自然地得到了洛伦兹变换，并由此得出如下新的结论：(1)运动物体在运动方向上长度缩短。(2)运动着的时钟要变慢。(3)任何物体的运动速度都不可能超过光速。(4)同时性是相对的，在一个惯性系中同时发生的事情，在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的。(5)如果物质速度比光速小得多，相对论力学就变为牛顿力学，比起牛顿力学来，相对论力学具有更普遍的意义。(6)物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。
爱因斯坦的狭义相对论，在我们的日常生活中是很难理解的，因为我们日常接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。但如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。另外还会出现这样的景象：一个人坐上光子火箭，以接近光速的高速度去做星际航行。一年后他回来了，发现儿子已经是白发苍苍的老人，而自己还是那样年轻。中国古代传说中的“天上方一日，人间已一年”就可用相对论得到解释。只要那个“天”在做接近于光速的运动。
爱因斯坦还曾经用更通俗的语言给人们解释过他的相对论。据说，有一次，一大批学生围着爱因斯坦，请他给相对论做出解释。爱因斯坦考虑了一下，风趣地说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女郎谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”学生们说：“当然坐在火炉上烤时间觉得长久。”听罢，爱因斯坦哈哈大笑，说“这就是我的相对论内容。”这个故事形象地说明时间和空间的相对性。
广义相对论
1909年，为了有一个更好的科学研究环境，爱因斯坦辞去了干了7年的专利局工作，开始了他的大学任教生涯。曾先后在几个大学工作过。1913年，他应普郎克之邀，担任新成立的威廉皇帝物理研究所所长和柏林大学教授。1914年迁居柏林。
爱因斯坦的狭义相对论，引起了现代物理学的革命。对这场革命，就像人们对待历史上的一切革命一样，总是有支持的，有反对的。正当人们对他的狭义相对论议论纷纷时，他又向着新的目标前进了。
1907年，爱因斯坦发表了长篇论文《关于相对性原理和由此得出的结论》，其中提出：自然规律与参照系的运动状态无关，相对性原理不仅对相对做匀速运动的参照系成立，而且对加速运动的参照系同样成立。
爱因斯坦还注意到伽利略发现的事实，即在引力场中，一切物体都具有相同的加速度，与它们的组成、结构、质量大小无关。这就说明，惯性质量与引力质量相等。据此，爱因斯坦提出了“等效原理”：即引力场同参照系的相当的加速度，在物理上完全等价。这样，他就把相对性原理扩大到匀加速的参照系中，并指出匀加速的参照系和均匀引力场等效。这构成了广义相对论的基础。
1915年，在老同学格罗斯曼的帮助下，爱因斯坦完成了创立广义相对论的工作，并于1916年写成总结性论文《广义相对论的基础》。这篇论文的发表宣告了广义相对论的诞生。
广义相对论实际上是关于空间、时间与万有引力关系的理论，它指出空间—时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布。狭义相对论已指出时间、空间是一个整体，即四维时空。广义相对论进一步指出，物质的存在会使四维时空发生弯曲，万有引力并不是真正的力，而是时空弯曲的表现。如果物质消失，时空就回到平直状态。
广义相对论认为，质点在万有引力作用下的运动，如地球上的自由落体，行星围绕太阳的运动等，是弯曲时空中的自由运动——惯性运动。它们在时空中描出的曲线，虽然不是直线，却是直线在弯曲时空中的推广——短程线，即两点之间的最短线。当时空恢复平直时，短程线就成为通常的直线。
可以打这样一个比方来说明时空弯曲。假如4个人各拉紧床单的一个角，床单这个二维空间就是平的。放一个小玻璃球在上面，如果不去推它，它就会保持静止或匀速直线运动状态不变(假设床单足够光滑，微小的摩擦力忽略不计)。如果在床单中央放一个铅球，床单就会凹下去，这个二维空间就弯曲了。这时，如果再放置一个小玻璃球，它就会滚向中央的大球。按照牛顿的观点，这是由于大球用“万有引力”吸引小球。按照爱因斯坦的观点，则是由于大球的存在使空间弯曲了，并不存在什么“引力”，小球落向大球乃是弯曲空间中的自由(惯性)运动。
当然，上面这个比喻，说的只是“空间”弯曲，而广义相对论说的则是四维“时空”的弯曲。太阳的存在使四维时空弯曲了。行星绕日运动，就是在弯曲时空中的惯性运动，行星轨道是四维时空中的短程线，根本就不存在什么万有引力。
广义相对论指出，在引力场的区域，空间的性质不再服从欧几里得几何，而是遵循非欧几何，并得出结论：现实的物质空间不是平直的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间(即三角形三个内角之和大于180°、曲率为正的空间)，它的弯曲度取决于物质在空间的分布情况。物质密度大的地方，引力场的强度也大，空间弯得也厉害，时间也要相应地变慢。
广义相对论之深奥，令许多科学家难以理解，迈克耳孙就曾亲口对爱因斯坦说，想不到他的实验竟会引出相对论这个“怪物”。有人感叹道：“爱因斯坦的广义相对论是何等美丽的理论，可是实验却少得令人羞愧。”甚至有人认为，广义相对论是理论物理学家的天堂、实验物理学家的地狱，意思是无法证明。就连爱因斯坦本人，也曾不无自豪地说：如果我不发现狭义相对论，5年内肯定会有人发现它。如果我不发现广义相对论，50年内也不会有人发现它。当时的状况确如爱因斯坦所言，1905年他创立狭义相对论时，有关条件已经成熟，洛伦兹、彭加勒等人都已接近狭义相对论的发现。而1915年创立广义相对论时，爱因斯坦则远远超前于那个时代所有的科学家，除他之外，没有任何人接近广义相对论的发现。
正因为广义相对论如此深奥难懂，因而要使人相信并接受这一理论，必须拿出强有力的证据。爱因斯坦在创立广义相对论时已考虑到这一点。为了证明广义相对论的思想，他根据这一理论做出了三个预言。
第一，水星近日点的进动。自1859年发现水星近日点的进动以来，有每百年43秒的进动是用牛顿力学无法解释的。曾有人怀疑这是由一颗未发现的星引起，但天文观测一直没有发现这颗星。爱因斯坦广义相对论，通过理论计算说明，太阳引力使空间弯曲，水星近日点的进动每百年就应有43秒的剩余值。
第二，光谱线的引力红移，即在强引力场中，光谱应向红端移动。这一结论后来被天文观测所证实。
第三，引力场使光线偏转。这一预言的被证实最具有说服力。爱因斯坦预言，光线经过太阳表面，将会发生1.75秒的偏转。1919年5月29日发生日全食，在英国天文学家爱丁顿的建议下，英国皇家学会组织了两路观测人马，分赴巴西北部的索布拉尔和西非的普林西比岛，拍摄了日全食时在太阳周围看到的恒星照片。爱丁顿把这些照片和半年后的夜晚拍摄的天空同一位置的照片进行细致的对照，最终结论是，星光在太阳附近的确发生了偏转，并且数值与爱因斯坦的预言极为接近。
这结果一公布，立即轰动了世界。人们开始把爱因斯坦与牛顿相提并论。当时，英国上下都在庆祝第一次世界大战结束一周年。但就在这一天，《泰晤士报》在“科学的大革命”标题下，报道了这一大新闻，并惊呼：“已经有人超过牛顿了！”当时英国皇家学会会长汤姆孙致词说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”
毫无疑问，爱因斯坦和牛顿是科学史上最耀眼的两颗明星。关于他们两个人谁更伟大的问题，历来是仁者见仁，智者见智。对此，法国著名的物理学家朗之万曾经说过这样一段话：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是，将来也还是人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星。很难说，他究竟是同牛顿一样伟大，还是比牛顿更伟大，不过，可以肯定地说，他的伟大是可以同牛顿相比拟的。按照我的见解，他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，更加深刻地进入了人类思想基本概念的结构中。”这一看法在当代科学界有一定的代表性。
爱因斯坦的后半生主要致力于对“统一场论”的研究，但没有成功。不过，他有关统一场的思想，给后人以很大的启发。
1921年，爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖。不过，获奖项目不是伟大的相对论，而是对光电效应的解释。
1922年，爱因斯坦曾到过中国访问，同情和支持中国人民为争取民族独立和解放而进行的斗争。“九一八”事变后，他一再向世界各国呼吁，用联合的经济抵制的办法制止日本对华军事侵略。1936年，沈钧儒、邹韬备、史良等“七君子”因主张抗日被捕，他热情参与了正义的营救和声援。
1933年，希特勒上台，由于爱因斯坦是犹太人，又反对法西斯主义，成了纳粹首批要捕杀的对象。幸而他在国外讲学才没遭逮捕。
1933年10月，爱因斯坦迁居美国，1940年加入美国籍。1939年，他上书美国总统罗斯福，建议抓紧对原子弹的研究，后被采纳，使得美国在希特勒德国之前研制出原子弹。“二战”结束后，他又呼吁销毁原子弹，反对美国的核讹诈和核军备竞赛。
1952年，以色列政府请爱因斯坦出任以色列国的总统，但被他谢绝了。他说：“关于自然，我了解一点；关于人，我几乎一点儿也不了解。我这样的人，怎么能当总统呢？”
1955年4月18日，爱因斯坦在普林斯顿的家中病逝，享年76岁。他曾立下遗嘱，要求不发讣告，不举行葬礼，不建坟墓，不立纪念碑，把骨灰撒在不为人知的地方。当他的遗体送往火葬厂火化时，除了他最亲近的几个人随行外，其他的人都不知道。在火葬仪式上，只有他的遗嘱执行人，向他献上了德国著名诗人歌德为悼念亡友席勒而写的一首诗：
我们都获益匪浅，
全世界都感谢他的教诲；
那属于他个人的东西，
早已传遍广大人群，
他像行将陨灭的慧星，光华四射，
把无限的光芒同他的光芒永相结合。
（第五节 ）量子历程
世纪之交开尔文所指出的经典物理学上空的两朵乌云，其一的迈克耳孙-莫利“以太”漂移实验之零结果，导致了爱因斯坦相对论的诞生，使物理学在大尺度空间上超越了牛顿；另一朵乌云与黑体辐射有关，即所谓的“紫外实验”，导致了量子论的诞生，并逐步创立了量子力学，从而使物理学在微观领域超越了牛顿，实现了人类对自然界认识的一次飞跃。
普朗克
黑体辐射研究领域的“紫外灾难”的出现，使经典物理学陷于危机之中，最终导致了量子论的诞生，而最先提出量子理论的是德国物理学家普朗克。
1900年，一直关注黑体辐射问题的普朗克发现，关于黑体辐射能量分布公式的维恩公式和瑞利一金斯公式，双方的优点和缺陷正好是互补的。于是，普朗克就想，能否找到一条公式，它在长波部分与瑞利一金斯公式一致，在短波部分与维恩公式一致。经过一番努力，他果真提出了符合要求的公式。1900年10月19日，在德国物理学会上，他以《论维恩辐射定律的改进》为题报告了自己的新公式。
普朗克的公式是提出来了，并且经检验在长波和短波部分均与实验吻合。但是，它完全是普朗克用数据硬凑出来的，没有任何理论依据。后来，普朗克发现，他的公式在经典物理学领域内根本无法得到解释，但如果假设黑体辐射中的能量不是连续的，而是以一定数值的整数倍跳跃式地变化的，也就是说，在辐射的发射和吸引过程中，能量不是无限可分的，而是有一个最小的单元，那么，他的公式就能得到非常合理的解释。普朗克把这个不可再分的能量单元称为“能量子”或“量子”。
1900年12月14日，普朗克向德国物理学会宣读了题为《关于正常光谱的能量分布定律理论》的论文，提出了后来所称的“量子假说”。从此，量子论就正式诞生了。
能量的不连续性，不仅和古典物理学理论不相容，而且也不符合人们“自然无跳跃”的常识。所以物理学界对它反应冷淡。普朗克本人也曾为此不安，曾几度想倒退回到经典物理学的立场上去。然而，科学的发展已由不得他倒退了，量子论已揭开了物理学新的篇章。
爱因斯坦闯入量子世界
普朗克的量子论，得到了目光敏锐的科学家们的支持。第一个对量子概念加以发展并起巨大推动作用的是爱因斯坦。
1905年3月，爱因斯坦写了一篇论文，题为《关于光的产生和转化的一个推测性的观点》，把普朗克的量子概念扩充到光在空间中的传播，提出“光量子”假说。