Tendo demonstrado desde cedo grande aptidão para as ciências, escreveu o seu primeiro ensaio científico - On the investigation of the state of the Ether in a Magnetic Field - em 1885, com apenas 16 anos. Em 1900 formou-se na Escola Politécnica de Zurique em Matemática e Física e, dois anos mais tarde, começou a trabalhar numa empresa de patentes em Berna. Foi também professor nas universidades de Zurique e Berlim, e membro da Academia de Ciências da Prússia.
Nos primeiros anos do século XX, Einstein desenvolveu um conjunto de teorias que estabeleceram a equivalência entre massa e energia, instaurando uma nova perspectiva na consideração do espaço, do tempo e da gravidade. Em 1905, publicou nos Anais de Física cinco artigos que revolucionaram a física newtoniana. Através da teoria da relatividade especial neles elaborada, Einstein alargou o princípio da relatividade clássica de Isaac Newton aos fenómenos electromagnéticos. Nesta perspectiva, o espaço e o tempo não são considerados independentes entre si, mas relativos, formando uma conexão espaço-tempo. Também a massa é uma grandeza relativa, variando com o movimento e sendo equivalente à energia.
Neste sentido, foi levado a considerar que a massa de um corpo em movimento não se mantém constante em qualquer condição, como era defendido pela mecânica newtoniana, mas depende do próprio valor da velocidade a que esse corpo se desloca. No entanto, para corpos em movimento a velocidades pequenas (caso dos objectos que nos são familiares), os valores da massa em repouso e movimento são praticamente iguais. Contudo, é necessário ter em conta o aumento de massa para partículas de pequena massa em repouso, caso das partículas subatómicas, quando se movem a grandes velocidades.
Tal equivalência entre massa e energia foi confirmada experimentalmente através da observação das grandes quantidades de energia libertadas nas reacções de fissão e fusão nucleares. Em 1915, através da teoria da relatividade geral, Einstein estende o princípio da relatividade a todos os movimentos da Física.
Em 1917 escreveu um ensaio onde lança o principio da emissão de luz estimulada (o laser).
Na sua primeira visita aos Estados Unidos da América, em 1921, é recebido como um herói e nesse mesmo ano torna-se membro da League of Nations Committee on intellectual Cooperation. Em 1932 temendo a ascensão de Hitler foge com a mulher para os Estados Unidos da América. Começa por trabalhar no Instituto de Tecnologia da California e, mais tarde, muda-se para Princeton, New Jersey, onde integra o Instituto de Estudos Avançados.
Alguns anos depois, assina (juntamente com outras personalidades, uma carta dirigida ao presidente Frankelin Roosvelt recomendando a investigação em armas nucleares. Em 1940 naturaliza-se norte-americano mantendo, contudo, a cidadania suíça. Doze anos depois, em 1952, declina a proposta de se tornar o segundo presidente de Israel. Em 1955, no mesmo ano em que morreu, escreve a sua última carta assinada a um amigo de longa data, Bertrand Russell, aceitando incluir o seu nome num manifesto internacional de renuncia às armas nucleares.
Recebeu o Prémio Nobel da Física em 1921.
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