1879年3月14日，愛因斯坦出生於德國烏爾姆城的一個猶太人家庭。父親很有數學天賦，但由於沒錢上學，不得不棄學經商。母親很有音樂才能，從小愛因斯坦跟母親學拉小提琴，古典音樂成了愛因斯坦終生的愛好。晚年愛因斯坦曾經說自己拉小提琴的成就要比自己的物理學高明。
愛因斯坦小時候並不是一個聰明絕頂的神童，相反，在四歲時還不會說話，家裡的人擔心他是一個低能兒。5歲那年，他父親給了他一隻羅盤。他很喜歡這個小玩意兒，細細地端詳了很久，反覆地擺弄著。他發現：無論怎麼擺動，羅盤玻璃罩下的那根細細的紅色磁針總是指向北邊。噫，這是怎麼回事呢？他很驚訝：“是什麼東西使它總是指向北邊的呢？”那根指標在他幼小的心靈中留下了很深的印象，引起了他探索事物根底的好奇心。碰到下雨，他會提出許多個“為什麼”；看見月出，他也會提出許多個“為什麼”。總之，各式各樣的自然現象都能引起他的好奇和思索。他不願意和其他孩子在一起嬉笑玩耍，總喜歡一個人玩，並且老是陷在沉思之中，顯出一副如痴如呆的樣子。愛因斯坦就是靠著這種強烈的求知慾和堅韌不拔的勤奮好學精神，逐漸步入了科學的殿堂愛因斯坦讀中學時，除數學成績優秀外，其他各科，如語文、歷史、地理等成績都比較差。
這樣，科學史上最偉大的天才中途被學校勸退學了。這是1894年發生的事。但愛因斯坦依靠踏踏實實的自學掌握瞭解析幾何和微積分1895年，16歲的愛因斯坦到了瑞士，進入阿勞州立學校補習中學課程。1896年考入蘇黎世瑞士聯邦工業大學師範系理論物理專業學習。在大學期間，愛因斯坦如飢似渴地學習，自學了許多學校課程外的學科。1900年，他以優異的成績拿到了畢業證書。
然而，畢業之後，愛因斯坦卻找不到固定的工作。貧困飢餓驅使著他整天為生活而奔波，他終身沒有治癒的肝炎也是在這個時候得的。經濟的拮据使得愛因斯坦不得不在電線杆上張貼廣告，試圖講授數學、物理和小提琴來賺錢餬口。他曾當過補習老師，也曾為老同學幫自己找到幾個月的臨時工作而喜出望外。對於愛因斯坦的這段貧困日子，他的一位同學曾這樣描述：可憐的愛因斯坦啊，只差拿著小提琴，去挨家挨戶地演奏乞討了。
但是，貧困並不能動搖愛因斯坦走研究科學的道路和決心。他繼續研究他感趣的物理問題，構思他的學術論文。他說：“只要能找到一個固定的工作就好了，即使工資少一點也無所謂，那樣我就一定可以把學術論文寫出來。”就在愛因斯坦幾乎山窮水盡的時候，大學時的同窗好友格羅斯曼幫助了他。格羅斯曼的父親有位朋友是伯爾尼專利局的局長，經格羅斯曼的父親的推薦，愛因斯坦在伯爾尼專利局謀到了一份技術員的固定職業。從1902年到1909年，愛因斯坦在專利局工作了7年。這是愛因斯坦在業餘時間努力探索並取得驚人的科學成就的時期。直到晚年，他依然深情地懷念他的老同學，感謝格羅斯曼在自己最困難時給予的幫助。由於喜歡瑞士的環境，他加入了瑞士國籍。
1905年，愛因斯坦在科學史上創造了一個無先例的奇蹟。這一年，他利用在專利局每天8小時工作以外的業餘時間，共寫了6篇論文，在三個領域作出了四個有劃時代意義的貢獻。3月，完成解釋光電效應的論文，提出光子說；4月、5月和12月，分別寫成的三篇論文是關於布朗運動的，間接證明了分子的存在；6月，完成題為《論運動媒質的電動力學》的論文，提出了狹義相對論；9月，完成有關質能關係式的論文，提出能量等於質量乘光速的平方E=MC，此關係式是核物理學和粒子物理學的理論基礎，也是利用原子能以及製造原子彈的理論依據。
後世科學史家評論說，愛因斯坦1905年完成的這四個方面的論文，哪一個都夠得上拿諾貝爾獎。這一年，愛因斯坦26歲。在科學史上，只有牛頓23至25歲在鄉下躲避瘟疫那段時間取得的成就可以與之相比。
愛因斯坦提出狹義相對論的劃時代論文，充滿了難懂的革命性的新思想，而只用了當時大學本科生就能看懂的數學工具，並且沒有引用任何參考文獻。幸虧該論文被送給當時物理學界的“高人”普朗克審稿，不然，狹義相對論的命運難測。法國科學家郎之萬曾說，當時全世界只有12個人能懂相對論。相信被稱為“量子之父”的普朗克應是其中之一。該論文一下就被普朗克推薦發表在德國的物理年鑑上。此後，愛因斯坦又連續發表幾篇論文，建立起狹義相對論的全部框架。其實，愛因斯坦早在16歲時，就曾考慮過這樣一個問題：如果一個人跟著光線跑，並企圖抓住它，會發生什麼現象？這個問題他足足思考了10年，也做過許多無結果的嘗試，最後他得出結論：時間是值得懷疑的！也就是說牛頓的絕對時空觀是值得懷疑的。
愛因斯坦的狹義相對論是建立在兩個基本假設基礎之上的。第一個假設是相對性原理，即物體運動狀態的改變與選擇任何一個參照系無關；第二個假設是光速不變原理，即對任何一個參照系而言，光速都是相同的。在這兩個基本假設中，愛因斯坦已拋棄了經典物理學中的“以太”假說和絕對時間、絕對空間的概念。
愛因斯坦從兩個基本假設出發，很自然地得到了洛倫茲變換，並由此得出如下新的結論：（1）運動物體在運動方向上長度縮短。（2）運動著的時鐘要變慢。（3）任何物體的運動速度都不可能超過光速。（4）同時性是相對的，在一個慣性系中同時發生的事情，在另一個運動著的慣性系中測量便不是同時發生的。（5）如果物質速度比光速小得多，相對論力學就變為牛頓力學，比起牛頓力學來，相對論力學具有更普遍的意義。（6）物體的能量等於物體的慣性質量乘以光速的平方。
愛因斯坦的狹義相對論，在我們的日常生活中是很難理解的，因為我們日常接觸的都是遠遠小於光速的運動，根本無法察覺到愛因斯坦相對論所描述的相對論效應：長度變短、時鐘變慢。但如果接近光速的運動能變成現實的話，一個以這樣速度運動的人，在另一個靜止的觀察者看來就可能只是一條線。另外還會出現這樣的景象：一個人坐上光子火箭，以接近光速的高速度去作星際航行。一年後他回來了，發現兒子已經是白髮蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國古代傳說中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對論得到解釋。只要那個“天”在作接近於光速的運動愛因斯坦還曾經用更通俗的語言給人們解釋過他的相對論。
據說，有一次，一大批學生圍著愛因斯坦，請他給相對論作出解釋。愛因斯坦考慮了一下，風趣地說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳陰下與女郎談情說愛，那麼，同樣的時間你覺得哪一個更長？”學生們說：“當然坐在火爐上烤時間覺得長久。”聽罷，愛因斯坦哈哈大笑，說：“這就是我的相對論內容。”這個故事形象地說明時間和空間的相對性。