爱因斯坦的主要科学研究工作有：毛细管的作用、狭义相对论、广义相对论、统计力学的古典问题、布朗运动、原子跃迁的几率、量子力学的或然率解析、单原子气体的量子理论、低辐射密度光的热性质，以及统一场论的构架等。其中以狭义相对论，广义相对论和光电子理论最为出名。光电子理论还是爱因斯坦1921年获诺贝尔物理奖的项目。
爱因斯坦奇迹年
爱因斯坦在1905年发表了六篇划时代的论文，分别为：《关于光的产生和转化的一个试探性观点》、《分子大小的新测定方法》、《基于热分子运动论的静止液体中悬浮粒子的运动研究》、《论动体的电动力学》、《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》、《布朗运动的一些检视》。因此这一年被称为“爱因斯坦奇迹年”。100年后的2005年因此被定为“世界物理年”。
1905年3月，德国《物理年鉴》发表《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，认为光是由分离的粒子所组成。爱因斯坦解释光也是由小的能量粒子（光量子）组成的，并且量子可以像单个的粒子那样运动。“光量子”理论把1900年普朗克创立的量子论大大推进一步，揭示了微观世界的基本特征：波动-粒子二元性。在这文章的结尾，他用光量子概念轻而易举的解释了经典物理学无法解释的光电效应，推导出光电子的最大能量同入射光的频率之间的关系。这一关系10年后才由密立根给予实验证实。1921年，爱因斯坦因为“光电效应定律的发现”这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。
1905年5月11日，德国《物理年鉴》发表一篇用布朗运动解释微小颗粒随机游走的现象的论文《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》。这篇论文是对布朗运动这种平移扩散的开创性研究。
1905年6月30日，德国《物理年鉴》发表《论动体的电动力学》一文，完整的提出了狭义相对论。这是爱因斯坦10年酝酿和探索的结果，它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机，改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，创立了一个全新的物理学世界，是近代物理学领域最伟大的革命。
1905年9月27日，德国《物理年鉴》刊出《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》，作为相对论的一个推论。质能相当性是原子核物理学和粒子物理学的理论基础，也为20世纪40年代实现的核能的释放和利用开辟了道路。
狭义相对论
相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它包括狭义相对论和广义相对论两个部分。
狭义相对论颠覆了从牛顿以来形成的时空概念，提示了时间与空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。
爱因斯坦意识到伽利略变换实际上是牛顿经典时空观的体现，如果承认“真空光速独立于参考系”这一实验事实为基本原理，可以建立起一种新的时空观（相对论时空观）。在这一时空观下，由相对性原理即可导出洛伦兹变换。
1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论的奠基性论文《论运动物体的电动力学》。
关于狭义相对论的基本原理，他写道：下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的，这两条原理我们规定如下：
1.物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
2.任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。
其中第一条就是相对性原理，第二条是光速不变性（人为假定的）。
整个狭义相对论就建筑在这两条基本原理上。
广义相对论
广义相对论是爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高水平。
广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量——动量张量直接相联系，其联系方式即爱因斯坦的引力场方程。
从广义相对论得到的有关预言和经典物理中的对应预言非常不同，尤其是有关时间流逝、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题。
例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。
广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——虽说广义相对论并非当今描述引力的唯一理论，它却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。
不过，仍然有一些问题至今未能解决，典型的即是如何将广义相对论和量子物理的定律统一起来，从而建立一个完备并且自洽的量子引力理论。
爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。广义相对论还预言了引力波的存在，引力波已经被间接观测所证实，而直接观测则是当今世界像激光干涉引力波天文台这样的引力波观测计划的目标。此外，广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。
对世界的影响
19世纪末期是物理学的大变革时期，爱因斯坦从实验事实出发。重新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。
他的广义相对论对天体物理学、特别是理论天体物理学有很大的影响。
爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系，坚守着“上帝不掷骰子”的量子论诠释（微粒子振动与平动的矢量和）的决定论阵地，解决了长期存在的恒星能源来源的难题。
近年来发现越来越多的高能物理现象，狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜——水星近日点的进动（这是牛顿引力理论无法解释的），并推断出后来被验证了的光线弯曲现象，还成为后来许多天文概念的理论基础。
宗教政治观点
爱因斯坦是犹太人，但他并不信奉犹太教，他认为宗教是幼稚迷信的化身，他只是赞叹宇宙和自然的美丽。
爱因斯坦说自己是和平主义者和人道主义者，晚年成为民主社会主义者。爱因斯坦反对残暴的政府，同时也因为自己是犹太人，他反对**政府并在**政府掌权后不久就离开了德国。在其他人的影响下，爱因斯坦开始支持研制原子弹，以防止希特勒抢先研制成功。战后，因为日本已经无条件投降，所以爱因斯坦开始为消除核武器建立和平政府游说，因为原子弹并不适合于军事训练所使用的武器。
爱因斯坦支持犹太复国主义，他支持将犹太人定居点选择在犹太教的古地，但是他反对民族主义，同时也怀疑建立一个犹太国家是不是最好的选择。1952年，晚年的爱因斯坦曾被邀请作新成立的以色列的第二任总统，但他拒绝了，理由是自己缺少必要的人事能力。
原子物理学集大成者——玻尔
玻尔概述
尼尔斯·玻尔（1885～1962），丹麦伟大的物理学家，现代原子论和玻尔原子核创立者。丹麦皇家科学协会主席，曾两次获丹麦国家最高勋章和一级勋章。国际公认玻尔的原子物理基本规律的思想，对这门科学的发展产生了巨大的影响。
玻尔出生在丹麦哥本哈根维德海滨。玻尔的父亲克里斯琴·玻尔教授是位国际知名的生理学家，18岁时进入哥本哈根大学的数学和自然科学系，主修物理学。1909年获该校硕士学位。1911年以论文《金属电子论的研究》获博士学位。
1911年，卢瑟福提出原子的核式结构学说，像一把金钥匙打开了原子迷宫的大门。这一年的9月，玻尔来到英国剑桥卡文迪许实验室进修，他的导师是大名鼎鼎的物理学家汤姆逊。在一次实验室年度聚餐会上他见到了来访的卢瑟福，随即于1912年3月转到了曼彻斯特随卢瑟福工作，在这里他亲身投入到卢瑟福的科学集体中，并和卢瑟福建立了长期的亲密关系。
1912年9月，玻尔回到丹麦在哥本哈根大学任教。其间，他的论文《论原子构造和分子构造》在卢瑟福的推荐和帮助下最终发表，这一研究成果，震动了学术界。玻尔也因此于1922年获得诺贝尔物理学奖。
1940年，丹麦被德国人占领。1943年，由于他的犹太血统和从不隐蔽的反**观点，受到立即逮捕的威胁，于是到了英国，和他的儿子一起在英国参加了裂变核弹的研究。他的儿子继承父业，也是一位著名的理论物理学家，主持过哥本哈根理论物理研究所的工作，获得了1975年诺贝尔物理学奖。他们在英国工作了几个月后，和英国的研究组一起搬到了位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯研究中心，继续从事核裂变研究，并和费米等人一起参与了著名的“曼哈顿计划”。战后，玻尔回到祖国，这个时候，玻尔已经60岁了。
原子物理学和国际合作
1946年，玻尔去费城参加有关科学发展趋势的学术讨论会，他在题为《原子物理学和国际合作》的报告中指出，“原子物理学的主要成就，应归功于具有不同倾向和观点的各国科学学派所进行的研究，这些学派的汇合是产生物理学家国际合作的源泉，而且这种合作的热忱和规模在科学史上也是前所未有的。”
玻尔不辞劳苦地为实现全世界物理学家合作的主张而努力，因而他的研究所很快便成为一个重要的国际科学研究中心。
1951年，曾在理论物理研究所工作过的同事们在英国剑桥聚会，他们提出了成立一个国际物理学中心的想法。后来，它取名为欧洲核子研究中心，并于一年后建成。在创建欧洲核子研究中心的过程中，从草拟第一批草案到计划直至完成，玻尔都是积极的参加者。
1955年8月，来自72个国家的1200名代表参加了日内瓦和平利用原子能会议。玻尔宣读了题为《物理学与人类》的开幕词。他说道：“联合国召开的这次会议的宗旨，是促进将极其巨大的新能源造福于人类的国际合作。这一新能源是由于对原子世界的研究而获得的。”
1955年10月7日是玻尔的70大寿。国王出席了丹麦皇家科学协会隆重举行的庆祝大会。由于玻尔的杰出科学功绩，国王特授予玻尔丹麦一级勋章。政府和皇家科学协会决定设立玻尔金质奖章，正面铸有玻尔的侧面像。这种金质奖章专授予卓越的现代物理学家。
一代科学巨人与世长辞
1961年10月初，在布鲁塞尔召开了第12届量子场论专题的索尔维大会，同时这也是一次纪念大会，因为距第一届索尔维大会已经过去半个世纪。玻尔在会上作了题为《索尔维大会及量子物理学的发展》的报告。这是一篇珍贵的科学历史文献，同时也是玻尔的最后一篇著作。
1962年6月，玻尔到德国参加一个会议。在那里，他患了轻微的脑溢血。根据医生的建议，他到意大利疗养了一个月左右。11月16日，他主持了丹麦皇家科学协会的例行会议，他连续担任该协会主席已经是第24个年头了。
可是2天之后，在11月18日（星期日），玻尔一家在卡尔斯堡招待客人。忽然，玻尔感到有点头疼，想休息一下，便走开了。过了一会儿，当大家来到他身边时，发现他已安息了。
玻尔逝世使整个科学界都深感震惊和悲痛。各国科学家纷纷撰文纪念这位物理学大师。苏联科学家们在纪念文章中指出：“伟大的丹麦科学家、思想家、现代原子论和玻尔原子核的创立者尼尔斯。玻尔逝世的消息，使全世界的物理学家深感震惊。玻尔的原子物理基本规律的思想对这门科学近半个世纪的发展产生了如此巨大而罕见的影响，人们失去了尼尔斯·玻尔这样一位天才的科学家和思想家，一位争取和平和争取各国人民之间相互谅解的战士以及全人类的朋友。”
玻尔逝世后，许多欧洲国家以及其他国家有关机构给丹麦皇家科学协会发来了唁电。12月14日隆重举行纪念玻尔的大会。
一代科学巨人就这样与世长辞，但他的品质，他的精神将永远活在人们的心目中。
两次获诺贝尔物理学奖的奇才——巴丁
约翰·巴丁
约翰·巴丁（1908~1991），美国物理学家，因晶体管效应和超导的BCS理论两次获得诺贝尔物理学奖（1956，1972年）。
巴丁于1908年5月23日出生在威斯康星州麦迪逊城，1923年入威斯康星大学电机工程系就学，1928年获威斯康星大学理学士学位，1929年获硕士学位，1936年以《金属功函数理论》的论文从普林斯顿大学获得哲学博士学位。
物理学家约翰·巴丁是一个合作型科学家的典型，同时巴丁也是唯一的一个两次获得诺贝尔物理奖的科学家，他的两次获奖项目都是与其他科学家合作的结晶。
合作型科学家
1939年，凯利出任贝尔实验室半导体研究部主任，为了充实力量，他从麻省理工学院招来了肖克莱，负责半导体物理小组的工作。
1945年，肖克莱雇用了在海军军械实验室的固体理论物理学家巴丁。而布拉顿是一个出色的研究表面现象的实验物理学家，从1929年就开始在贝尔实验室工作。
巴丁在固体量子理论上有扎实的基础，善于用理论结构解释和协调实验数据及其现象；而肖克莱长于用几何图像说明物理现象。这两位理论物理学家在固体理论上取长补短，相得益彰，适应了半导体研究对理论的全面需要，而布拉顿等人在半导体实验上的成果也因巴丁在理论解释上的合作取得了重要进展。
1945年，肖克莱设计了晶体管和有关电路，布拉顿等进行的实验却未发现预期的电流调制作用，1946年，巴丁提出了表面效应理论，克服了这个困难。1947，年巴丁和布拉顿合作导致了第一个晶体管点接触晶体管的发明。
肖克莱、巴丁和布拉顿三位科学家由于在晶体管的发现过程中在理论和实验方面发挥的不同作用，共同分享了1956年的诺贝尔物理学奖。
