1895年,愛因斯坦來到瑞士蘇黎世投考蘇黎世聯邦理工學院,他的數學和物理考得很不錯,但其他科目沒有考好,該校校長赫爾岑推薦他去瑞士的阿勞州立中學學習一年。在阿勞州立中學學習的這段時光中使愛因斯坦感到快樂,這所學校的信念「概念思考是建立在『直觀』之上的。」完全符合他的需求。1896年,愛因斯坦進入蘇黎世聯邦理工學院師範系學習物理學,學校裡的物理教授海因里希·弗里德里希·韋伯(Heinrich Friedrich Weber)很討厭愛因斯坦,曾對愛因斯坦說:「你很聰明,但有個缺點,你聽不進別人的話」,愛因斯坦的女友米列娃·馬利奇時常與韋伯教授衝突,她指責他對愛因斯坦不公平,1899年6月,愛因斯坦在實驗室引起一場爆炸,手部嚴重燒傷。1900年畢業,沒能如願留校擔任助教,只能靠當「家教」維持生活。1901年取得瑞士國籍。1902年在大學同學格羅斯曼(M. Grossman)的父親協助下,被伯爾尼瑞士專利局錄用為技術員,從事發明專利申請的技術鑒定工作。他利用業餘時間開展科學研究,於1905年在物理學三個不同領域中取得了歷史性成就,特別是狹義相對論的建立和光量子論的提出,推動了物理學理論的革命。翌年1月15日,以論文《分子大小的新測定法》,取得蘇黎世大學的博士學位。
1905年3月,德國《物理年鑑》發表《關於光的產生和轉化的一個試探性觀點》(Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt),認為光是由分離的粒子所組成。愛因斯坦解釋光也是由小的能量粒子(光量子)組成的,並且量子可以像單個的粒子那樣運動。「光量子」理論把1900年普朗克創立的量子論大大推進一步,揭示了微觀世界的基本特徵:波動—粒子二元性。
1905年5月11日,德國《物理年鑑》發表一篇用布朗運動解釋微小顆粒隨機遊走的現象的論文《熱的分子運動論所要求的靜液體中懸浮粒子的運動》(Die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen)。這篇論文是對布朗運動這種平移擴散的開創性研究。
家庭
愛因斯坦與塞爾維亞數學家米列娃·馬利奇(Mileva Marić)有一個未婚私生女麗瑟爾·愛因斯坦Lieserl Einstein(1902—1903?),不過在1903年到1919年愛因斯坦娶了米列娃,後來米列娃為愛因斯坦生了兩個兒子漢斯·阿爾伯特·愛因斯坦(Hans Albert Einstein)與愛德華·愛因斯坦(Eduard Einstein)。愛因斯坦的第二任妻子愛爾莎·愛因斯坦是他的表姐,他們的母親是親姐妹[來源請求],他們的曾祖父都是魯普特·愛因斯坦(Ruppert Einstein)。這個婚姻從1919年到1936年愛爾莎逝世。愛因斯坦的二兒子愛德華・愛因斯坦受米列娃家庭遺傳的影響患精神分裂,一生未娶。大兒子漢斯・阿爾伯特是美國伯克利加州大學的水利工程教授,他有三個孩子,大兒子伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦(Bernhard Caesar Einstein)是一名物理學家,二兒子Klaus Martin (1932–1938),以及養女Evelyn。伯恩哈德·凱撒·愛因斯坦有五個孩子,其中最小的孩子Thomas Martin Einstein成為了一名醫生。保羅·愛因斯坦是小提琴家[11]。