爱因斯坦生于德国乌尔姆一个经营电器作坊的小业主家庭，父母都是犹太人，父亲赫尔曼·爱因斯坦是一名不成功的商人，母亲波林·科克是一位钢琴家。爱因斯坦从小不很聪明，三岁还不会说话。五岁时对袖珍罗盘着迷，六岁开始练习拉小提琴。爱因斯坦出生后的第二年，1880年全家迁居慕尼黑。1894年，又全家迁至意大利米兰。1895年他转学到瑞士阿劳市的州立中学。爱因斯坦在念小学和中学时，一般功课属平常，不爱同人交往，老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师曾经公开骂他：“你将一事无成。”他的父亲曾写信对朋友说：“爱因斯坦的功课成绩并不完全符合我的希望和期待。很久以来，我已经看惯了他的成绩单上总是有不太好的和很好的成绩”。
1895年，爱因斯坦来到瑞士苏黎世投考苏黎世联邦工业大学，他的数学和物理考得很不错，但其他科目没有考好，该校校长赫尔岑推荐他去瑞士的阿劳州立中学学习一年。在阿劳州立中学学习的这段时光中使爱因斯坦感到快乐，这所学校的信念“概念思考是建立在‘直观’之上的。”完全符合他的需求。1896年，爱因斯坦进入苏黎世联邦工业大学师范系学习物理学，学校里的物理教授韦伯很讨厌爱因斯坦，曾对爱因斯坦说：“你很聪明，但有个缺点，你听不进别人的话”，爱因斯坦的女友米列娃时常与韦伯教授冲突，她指责他对爱因斯坦不公平，1899年6月，爱因斯坦在实验室引起一场爆炸，手部严重烧伤。1900年毕业，没能如愿留校担任助教，只能靠当“家教”维持生活。1901年取得瑞士国籍。1902年在大学同学格罗斯曼（M. Grossman）的父亲协助下，被伯尔尼瑞士专利局录用为技术员，从事发明专利申请的技术鉴定工作。他利用业余时间开展科学研究，于1905年在物理学三个不同领域中取得了历史性成就，特别是狭义相对论的建立和光量子论的提出，推动了物理学理论的革命。同年，以论文《分子大小的新测定法》，取得苏黎世联邦工业大学的博士学位。
爱因斯坦在1905年发表了四篇划时代的论文，分别为：《关于光的产生和转化的一个启发性观点》、《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》、《论运动物体的电动力学》、《物体惯性与其所含能量有关吗？》，随后导出了E = mc²的公式。因此这一年被称为“爱因斯坦奇迹年”。100年后的2005年因此被定为“世界物理年”。
1905年3月发表《关于光的产生和转化的一个启发性观点》（On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light），认为光是由分离的粒子所组成。爱因斯坦解释光也是由小的能量粒子（量子）组成的，并且量子可以像单个的粒子那样运动。“光量子”理论把1900年普朗克创立的量子论大大推进一步，对早已成为定论的光的波动理论提出有力挑战，揭示了微观世界的基本特征：波动-粒子二元性。
1905年4月：根据在咖啡馆里关于茶的讨论，爱因斯坦写出一篇论文，论证可以根据糖在液体中的扩散速度来计算糖分子的大小。这一篇《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》（On the Motion Required by the Molecular Kinetic Theory of Heat of Small Particles Suspended in a Stationary Liquid）的论文。
