Albert Einstein đã sử dụng toán học và vật lý để chứng minh các tính chất của vật lý mà ông và các nhà khoa học khác đã đưa ra lý thuyết. Ví dụ, công trình nghiên cứu của ông về chuyển động Brown, liên quan đến các dao động gây ra khi các nguyên tử va chạm với nhau, đã chứng minh rằng các nguyên tử và phân tử thực sự tồn tại.
Vì nhận thấy vật lý Newton không đủ khả năng để giải thích bản chất, Einstein đã sử dụng quan sát để chứng minh những suy luận của riêng mình về vật lý cũng như phỏng đoán của các nhà thí nghiệm khác. Công trình của ông về cơ học lượng tử, giải thích hoạt động của vật lý phân tử và cận nguyên tử, cố gắng xây dựng một khung lý thuyết thống nhất. Ví dụ, khi Robert Millikan hoàn thành thí nghiệm của mình về hiệu ứng quang điện, chứng minh rằng ánh sáng chiếu vào một tấm kim loại giải phóng các electron, Einstein có thể chứng minh rằng ánh sáng bao gồm các hạt, mà ông gọi là “lượng tử”.
Khi sự quan tâm của quốc tế đến lý thuyết nguyên tử ngày càng tăng, Einstein và các nhà vật lý khác, bao gồm cả Max Planck và Niels Bohr, đã xây dựng công trình của riêng họ để giải thích cách nguyên tử hoạt động. Ví dụ, công trình ban đầu của Einstein về cơ học sóng đã giúp chứng minh rằng ánh sáng có cả đặc tính của sóng và hạt. Hơn nữa, vì Einstein có thể chứng minh rằng trường điện từ của các nguyên tử có thể di chuyển các nguyên tử khác, ông cũng có thể chứng minh, bằng cách sử dụng các quan sát về chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời, rằng các lỗ đen tồn tại bằng cách ghi lại những thay đổi trong trường hấp dẫn của các hành tinh đã chứng minh sự hiện diện của một lĩnh vực thậm chí còn mạnh hơn.
