Vuonna 1907 hän aloitti yksinkertaisen ajattelutavan, jossa oli mukana tarkkailija vapaassa pudotuksessa, ja aloitti kahdeksanvuotisen etsimisen suhteellisuusteoriaan. Useiden kiertoteiden ja väärän alun jälkeen hänen työnsä huipentui esittämällä Preussin tiedeakatemialle marraskuussa 1915 sen, mitä nyt kutsutaan Einsteinin kenttäyhtälöiksi. Nämä yhtälöt täsmentävät, miten avaruuden ja ajan geometriaan vaikuttaa mitä tahansa aine ja säteily on läsnä, ja muodostavat Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ydin. Einsteinin kenttäyhtälöt ovat epälinjaisia ja erittäin vaikeita ratkaistavia. Einstein käytti lähestymistapoja uuden suhteellisuusteorian ennusteluissa.
Vuosi 1919