Hij ontwikkelde twee belangrijke relativiteitstheorieën:

* Speciale relativiteitstheorie: Deze theorie is gepubliceerd in 1905 en gaat over de relatie tussen ruimte en tijd, en hoe ze worden beïnvloed door beweging met zeer hoge snelheden.

* Algemene relativiteitstheorie: Gepubliceerd in 1915, deze theorie breidt speciale relativiteitstheorie uit om de zwaartekracht op te nemen, en beschrijft het als een kromming van ruimtetijd veroorzaakt door massa en energie.