Ausgehend von einer fundamentalen Kritik der Raum- und Zeitmessung entwickelte er 1905 die spezielle Relativitätstheorie. Aus ihr folgerte er das Gesetz von der Trägheit der Energie, das er 1907 zum Gesetz der allgemeinen Äquivalenz von Masse und Energie erweiterte (Masse-Energie-Äquivalenz).