愛因斯坦在職業生涯早期就發覺古典力學與電磁場無法相互共存，因而發展出狹義相對論。他又發現，相對論原理可以延伸至重力場的建模。根據研究出來的一些重力理論，他於1915年發表了廣義相對論。他持續研究統計力學與量子理論，這讓他給出了粒子論與對於分子運動的解釋。1917年，愛因斯坦應用廣義相對論來建立大尺度結構宇宙的模型。

阿道夫·希特勒於1933年開始掌權成為德國總理之時，愛因斯坦正在走訪美國。由於愛因斯坦是猶太裔人，所以儘管身為普魯士科學院教授，他並沒有返回德國。1940年，他定居美國，隨後成為美國公民。在第二次世界大戰前夕，他在一封寫給當時美國總統富蘭克林·羅斯福的信裏署名，信內提到德國可能發展出一種新式且深具威力的炸彈，因此建議美國也盡早進行相關研究，美國因此開啟了曼哈頓計劃。愛因斯坦支持增強同盟國的武力，但譴責將當時新發現的核分裂用於武器用途的想法，後來愛因斯坦與英國哲學家伯特蘭·羅素共同簽署《羅素—愛因斯坦宣言》，強調核武器的危險性。

愛因斯坦是20世紀最重要的科學家之一，一生總共發表了300多篇科學論文和150篇非科學作品:730-746，有「現代物理學之父」之譽。他卓越和原創性的科學成就使得「愛因斯坦」一詞成為「天才」的同義詞。
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