در سال ۱۸۸۷، هاینریش هرتز مشاهده کرده بود که وقتی نور فرابنفش به سطح فلزی می‌تابد، الکترون‌ها آزاد می‌شوند. اما قوانین کلاسیک نمی‌توانستند توضیح دهند چرا فقط فرکانس نور تعیین‌کننده است. زیرا در آن زمان باور داشتند نور فقط موج است و طبق خصوصیات موج رفتار می‌کند.
در سال ۱۹۰۵، اینشتین که هنوز کارمند ساده‌ی اداره‌ی ثبت اختراعات در برن بود، مقاله‌ای نوشت:
او گفت نور بسته‌هایی از انرژی دارد، کوانتا یا همان فوتون‌ها. اگر انرژی فوتون از آستانه‌ی فلز بیشتر باشد، الکترون آزاد می‌شود. این توضیح نه‌تنها معما را حل کرد، بلکه نشان داد نور هم موج است و هم ذره.
این مقاله یکی از چهار مقاله‌ی معروف سال معجزه‌ی او بود.
در همان سال، او مقالاتی درباره‌ی نسبیت و سخنرانی‌هایی مثل هندسه و تجربه ارائه داد.
اما کمیته‌ی نوبل با احتیاط عمل کرد: نظریه‌ی نسبیت هنوز بحث‌برانگیز بود و برخی اعضا آن را بیش از حد فلسفی می‌دانستند. در نتیجه، تنها کشفی که همه‌ی آزمایش‌ها تأییدش کرده بودند، یعنی فوتوالکتریک، انتخاب شد.
به پاس خدمات وی به فیزیک نظری و به‌ویژه برای کشف اثر فوتوالکتریک جایزه‌ی نوبل فیزیک ۱۹۲۱ به اینشتین اهدا شد.