Además de las significativas medidas de Michelson y Morly, los físicos de la década 1890-1900 se encontraban con dos logros teóricos. George FitzGerald del Trinity Collage (Dublin), había buscado una salida a los controversiales experimentos del éter: Los objetos se contraen, mientras ellos son desplazados. Similarmente, se podía mostrar que hasta el tiempo se “alargaba” a consecuencia del desplazamiento del reloj que lo cronometrase.

Un segundo gran adelanto fue presentado por Hendrik Anton Lorentz, holandés, que había analizado las ecuaciones de Maxwell, y había llegado a la conclusión, que en la naturaleza de la electricidad y magnetismo se observaban simetrías no evidentes a sus predecesores, en particular a las simetrías consideradas por Galileo Galilei, en el contexto de la mecánica clásica.

Es la mente brillante de Einstein, quien reúne todos estos adelantos y nos lleva a un principio fundamental de toda la naturaleza, ya no ligado al fenómeno medido por Michelson, o bien al fenómeno electromagnético, mostrado en las ecuaciones de Maxwell.

La tercera publicación de Einstein en 1905, Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, y la cuarta titulada ¿Depende la inercia de un cuerpo de la energía que contiene?, formulaban lo que después llegó a conocerse como la teoría especial de la relatividad (o teoría restringida de la relatividad). Desde los tiempos del matemático y físico inglés Isaac Newton, los filósofos de las ciencias naturales (nombre que recibían los físicos y químicos) habían intentado comprender la naturaleza de la materia y la radiación, y su interacción en algunos modelos unificados del mundo. La hipótesis que sostenía que las leyes mecánicas eran fundamentales se denominó visión mecánica del mundo. La hipótesis que mantenía que eran las leyes eléctricas las fundamentales recibió el nombre de visión electromagnética del mundo. Ninguna de las dos concepciones era capaz de explicar con fundamento la interacción de la radiación (por ejemplo, la luz) y la materia al ser observadas desde diferentes sistemas de inercia de referencia, o sea, la interacción producida en la observación simultánea por una persona parada y otra moviéndose a una velocidad constante.

En la primavera de 1905, tras haber reflexionado sobre estos problemas durante diez años, Einstein se dio cuenta de que la solución no estaba en la teoría de la materia sino en la teoría de las medidas. En el fondo de su teoría restringida de la relatividad se encontraba el hallazgo de que toda medición del espacio y del tiempo es subjetiva. Esto le llevó a desarrollar una teoría basada en dos premisas: el principio de la relatividad, según el cual las leyes físicas son las mismas en todos los sistemas de inercia de referencia, y el principio de la invariabilidad de la velocidad de la luz, según el cual la velocidad de la luz en el vacío es constante. De este modo pudo explicar los fenómenos físicos observados en sistemas de inercia de referencia distintos, sin tener que entrar en la naturaleza de la materia o de la radiación y su interacción, pero nadie entendió su razonamiento.

En su cuarto artículo, Einstein dedujo la famosísima fórmula  que relaciona la energía (E) con la masa (m) y la velocidad de la luz (c).