У тому ж 1905 р статтею «Чи залежить інерція тіла від вмісту в ньому енергії» Ейнштейн вперше ввів у фізику формулу співвідношення між масою і енергією, а в 1906 році записав її у вигляді Е = mc 2. Вона лежить в основі релятивістського принципу збереження енергії, всієї ядерної енергетики.
У 1906 р Ейнштейн захистив докторську дисертацію, узагальнивши роботи по броунівському русі. У 1907 р він створив квантову теорію теплоємності. З 1908 р Ейнштейн - приват-доцент університету Берна, в 1909 р - екстраординарний професор Цюріхського університету, в 1911 р - ординарний професор Німецького університету в Празі, в 1912 р - професор Цюріхського політехнікуму (в якому раніше навчався), в 1914 р незважаючи на підступи антисемітів, був затверджений директором Інституту кайзера Вільгельма, професором Берлінського університету, членом Прусської АН.
У 1916 р Ейнштейн передбачив явище індукованого (вимушеного) випромінювання атомів, що лежить в основі квантової електроніки. Теорія Ейнштейна про вимушене, упорядкованому (когерентном) випромінюванні привела до відкриття лазерів.
У 1917 р Ейнштейн завершив створення загальної теорії відносності, концепції, що обгрунтовує поширення принципу відносності на системи, що рухаються з прискоренням і криволинейно один щодо одного. Теорія Ейнштейна вперше в науці обґрунтовувала зв'язок між геометрією простору-часу і розподілом маси у Всесвіті. Нова теорія ґрунтувалася на теорії тяжіння Ньютона.
Сучасна фізика експериментально обгрунтувала спеціальну теорію відносності. На її основі, наприклад, створюються прискорювачі елементарних частинок. Принципове обгрунтування отримала і загальна теорія відносності. Її гіпотеза про відхилення світла під впливом сили тяжіння Сонця була підтверджена ще в 1919 р групою англійських астрономів. За відкриття законів фотоефекту і праці з теоретичної фізики Ейнштейн в 1921 р отримав Нобелівську премію. У 1924-25 рр. Ейнштейн вніс великий вклад в розробку квантової статистики Бозе, яка нині іменується статистикою Бозе-Ейнштейна.
Ейнштейн створив приватну і загальну теорію відносності на основі розробленої ним наукової методології: він застосував метод регулятивних принципів, в яких синтезовані принципи фізики та філософії. Ейнштейн орієнтував думку дослідників на пошук єдиних, фундаментальних законів природи, на уніфікацію фізики на основі геометрії як універсальної мови науки. З цих позицій Ейнштейн вважав квантову теорію логічно незавершеною системою. Він дискутував з Н. Бором з проблем детермінації в мікросвіті, по аспектам досяжності об'єктивного опису микропроцессов за допомогою імовірнісної причинності, за функціями макропрібора і експериментатора в дослідженні мікроявленій. Межі застосування квантової теорії Ейнштейн намагався розширити шляхом її об'єднання з теорією відносності. Ці ідеї Ейнштейна в даний час розробляються релятивістської квантової теорії.
Наукова методологія Ейнштейна обумовлена його філософією. Ейнштейн - послідовник спінозістского (див. Б. Спіноза) раціоналізму і пантеїзму. Він переконаний в повній гармонії природи, в об'єктивної реальності фізичних явищ, в здатності людського розуму відобразити природні процеси в наукових теоріях. Космічна релігія Ейнштейна - це естетичне захоплення людини позаособистісна світовим розумом, що виявляється в безмежному різноманітті і загальної гармонії природи, в нескінченному процесі пізнання. З позицій природно-наукового реалізму Ейнштейн піддав критиці як матеріалізм фізиків механістичної школи, так і полемізує з ними адептів позитивістських концепцій науки.
Велика увага Ейнштейн приділяв проблемам етики, гуманізму і пацифізму. Він розвинув концепцію етики вченого, його відповідальності перед людством за долі свого відкриття. Етико-гуманістичні ідеали Ейнштейна реалізувалися в його громадської діяльності. У 1914 р Ейнштейн виступив проти німецьких «патріотів» і в ході Першої світової війни підписав антивоєнний маніфест німецьких професорів-пацифістів. У 1919 р Ейнштейн підписав пацифістський маніфест Ромена Роллана і з метою запобігання воєн висунув ідею створення світового уряду.
Ейнштейн розумів, яку загрозу людству представляють нацизм, фашизм і усілякий тоталітаризм. Коли під час Другої світової війни Ейнштейн отримав інформацію про німецький урановому проекті, він, незважаючи на свої пацифістські переконання, разом з Л. Силардом направив президенту США Ф. Рузвельту листа з описом можливих наслідків створення нацистами атомної бомби. Лист справила значний вплив на рішення уряду США форсувати розробку атомної зброї.
Після краху нацистської Німеччини Ейнштейн разом з іншими вченими звернувся із закликом до президента США не застосовувати атомну бомбу у війні з Японією. Це звернення не запобігло трагедії Хіросіми, і Ейнштейн активізував свою пацифіста діяльність, став духовним лідером кампаній боротьби за мир, роззброєння, за заборону атомної зброї, за припинення «холодної» війни. Ейнштейн стверджував, що при наявності атомної зброї війна може привести до загибелі людства. Переможців в атомній війні не буде. Людство в цих умовах має «навчитися мислити по-новому»: відмовитися від воєн і атомної зброї. Положення про нове політичне мислення стало основою антивоєнного маніфесту Рассела-Ейнштейна, який Ейнштейн підписав в 1954 р незадовго до смерті. Одночасно з пацифістської діяльністю Ейнштейн виступав проти антисемітизму і за створення «єврейського осередку». Ейнштейн гнівно критикував антисемітів, допомагав євреям - вченим і студентам - в працевлаштуванні в США, присвячував багато часу збору грошей для біженців.