愛因斯坦是歷史上罕見的卓越的科學家。他所創建的相對論，不僅使物理學獲得了革命性的進展，而且刷新了人們對時間、空間等基本概念的認識;他在光量子論、布朗運動的研究中，也取得了重大成果;此外，他還在宇宙、統一場論等方面做了開拓性的工作。
面對這樣一位科學巨人，人們不禁要問：他是怎樣取得這許多成就的?
拉普拉斯説：“認識一位巨人的研究方法，對於科學的進步，……並不經發現本身更少用處。科學研究的方法經常是極富興趣的部分。”每一位富於創造、勇了革新的人，總有他自己的特點，他自己的“音調”。那麼，愛因斯坦的工作方法，又有什麼特點呢?有什麼可供我們借鑑的呢?愛因斯坦曾多次談到，需要建立新的思想體系。建立新的思想體系，這正是他自己的工作非常突出之處。
拉普拉斯説：“認識一位巨人的研究方法，對於科學的進步人們要研究某個問題，總得先收集有關資料，儘量吸取前人的成果、方法、經驗和教育，這樣才能站在“ 人的肩上”(牛頓語)。但為了比前人看得更遠，光站在肩上還不夠，還需要通過新的觀察或試驗，向大自然索取更多的新資料，並運用辯證思維，對它們進行分析整理，以獲得新的認識。至此，愛因斯坦與常人並無顯著不同，他和我們一樣，也非常重視基本理論的學習，重視來自實際的實驗和事實。”
然而，接下去分歧便開始了。怎樣對資料進行理論分析呢?常見的辦法是把試驗結果歸納成一些經驗定律或經驗公式，希望通過它們合理地解釋過去並預見將來。但愛因斯坦卻不以為然，認為這樣做還很不夠，這樣做不能使理論獲得重大進展。因為，這些公式最多隻概括了局部的、有限多次的經驗，對全局來説，對無限的總體來説，它很可能是錯誤的;何獎品，還“因為它忽略了直覺秒演繹思維在精密科學發展中所起的重大作用”。
那麼，應該怎麼辦呢?愛因斯坦説：“適用於科學幼年時代以歸納為主的方法，正讓位於探索性的演繹法”;應該“由經驗材料作為引導，……提出一種思想體系，它一般是在邏輯上從少數幾個所謂公理的基本假定建立起來的。”對這個體系的要求，應是能把觀察到的事實聯結在一起，同時它還具有最大可能的簡單性;所謂簡單性是指“這體系所包含的彼此獨立的假設或公理最少”。大家知道，狹義相對論的公理只有兩條：相對性原理和光速不變原理。至於思想體系的內容，它應由“概念、被認為對這些概念是有效的基本定律、以及用邏輯推理得到的結論這三者所構造的"，也就是通常所説的概念、公理和定理三部分。
作為自然科學史上第一個思想體系的光輝的例子是歐幾里得幾何學。如果歐幾里得當年只滿足於把丈量土地所得的具體結果，歸納為若干條經驗定律，那麼，幾何學的發展也許會延誤許多年。但他不這麼辦，他破天荒地開闢另一條大路，即建立了一個演繹法的思想體系。歐幾里得的巨大歷史功勛不僅在於建立了一種幾何學，而且在於首創了一種科研方法。這方法所授益於後人的，甚至超過了幾何學本身。歐幾里得幾何學所以雄視數學界垂2000年，至今仍是每個中學生必須精讀的內容，其原因正在於此。“蜀地名花擅古今，一枝氣可壓千林”(陸游詩句)。歐幾里得幾何學可以算是一枝名花了。它前無古人而後有來者，牛頓的力學，愛因斯坦的相對論，都是在它影響下的後起之秀。 於是我們碰到了一個大問題：如何建立思想體系?愛因斯坦回答説：理論家的工作可分成兩步，首先是發現公理，其次是從公理推出結論。哪一步更難些呢?如果科研人員在學生時代已經得到很好的基本理論、邏輯推理和數學的訓練，那麼，他走第二步時，只要有“相當勤奮和聰明，就一定能夠成功”。至於第一步，媽阿找出演繹出發點的公理，則具有完全不同的性質。這裏沒有一般的方法，“科學家必須在龐雜的經驗事實中間抓住某些可用精密公式來表示的普遍特性，由此探求自然界的普遍原理”，請注意“經驗事實”這幾個字，它們表明了愛因斯坦方法論中的主流是唯物主義。公理必須來自客觀實際，而不能主觀臆造，否則就有陷進唯心主義泥潭的危險。
如果我們還不滿足，還要進一步問到底：怎樣才能抓住那些“普遍特性”呢?看來，要編制一個找到它的萬能程度，是不可能的。因為這個問題的解決，主要依賴於研究人員的德、智、才、學，依賴於他們的科學想象力、洞察力和勞動熱情。否則，我們就難以理解，在相似條件下，為什麼恰恰是這個人，而不是旁人，做出了顯著的成績。因此，最好還是讓我們來研究愛因斯坦吧!
任何重大進展，必定有許多先驅為它獻出了智慧，最後輪到一個人或一些人來完成。這些人必須恰好站在歷史的轉折點上，太早了不行，太晚也不行。天下鼎沸，羣雄逐鹿，捷足者先得。這些捷足者，按照狄德羅的説法，必須具有“精神的浩瀚，想象的活躍，心靈的勤奮”。
少年時代的愛因斯坦善於“驚奇”，他對自然界的一些現象，不是等閒視之，是有強烈的好奇心，這使他的求知慾永遠得不到滿足，對自然的探索，也永遠不能停止。4歲時，他曾為一隻羅盤的指針而“驚奇”：它應有無窮多個方向可以挑選，卻為什麼總是偏愛南方?他想：“一定有什麼東西深深地隱藏在事情後面。”12歲時，他又為多幾裏得幾何而“驚奇”：幾何學的“這種明晰性和可靠性人我造成了一種難以形容的印象”。毫無疑問，幾何學對他後來建立相對論，不僅提供了工具，而且給予了方法論的啟示。
青年時代的愛因斯坦，在物理、數學等方面打下了結實的基礎，對一般自然科學也有濃厚的興趣和廣博的知識。12-16歲時，他已經熟悉了基礎數學，包括微積分原理。17歲上大學後，“大部分時間都是在物理實驗室裏工作，迷戀於同經驗直接接觸”。其餘時間，則主要用於自學理論物理。這些，為他後來的工作做了很好的準備，使他既能深刻地理解當前物理理論和實驗的最新成就，又能嫻熟地運用數學工具;正是這個強大的邏輯推理工具，把他的科學想象變成了科學定律。此外，他還聚精會神地閲讀了伯恩斯坦的《自然科學通俗讀本》。這部有五六卷的優秀作品，成功地幫助他了解到整個自然科學的主要成果和方法。從學習方法上看，愛因斯坦也有出眾之處。他善於“識別出那種能導致深邃知識的東西，而把其它許多東西撇開不管”;“在所閲讀的書本中找出可能把自己引到深處的東西，把其它一切統統拋掉，就是拋掉使頭腦負擔過重和會把自己誘離要點的一切”。這樣，他就把全部精力集中在最能發揮自己的創造性與能動性的問題上。
愛因斯坦對哲學始終有濃厚的興趣。年輕時，他和幾位摯友經常熱烈地討論馬赫、休謨、斯賓諾莎、彭加來等人的哲學和科學著作，後來他們親熱地戲稱這個小集體為奧林比亞科學院。這些著作中固然有不少糟粕，但卻大大開擴了他們的眼界，並幫助他們抓住認識論、方法論以及科學上的重大理論問題，抓住事物的本質和總體，而具有總體觀，乃是高級才智的一種標誌。這樣，愛因斯坦既有別於縮守一隅、不見森林的科學家，因為他眼界開闊，思維豐富;也不同於不着邊際、大而無據的思辯家，因為他基礎紮實，學力深厚。
愛因斯坦富於革新精神，這是他的顯著特徵。他的想象力非常活躍，而這正是創造和革新所必不可少的重要條件。雨果説：“莎士比亞首先是一種想象，……科學到了最後階段，便遇上了想象。”在愛因斯坦看來，許多所謂常識的東西，其實不過是幻年時代被前人灌輸在心中的一堆成見，尤其是當迷信病流行時更是如此。這堆成見是需要重新審核的。它們很可能是前人的主觀偏見;或者是由於我們只處於宇宙的一個局部區域、一個特定的結構層次而見到的特現象，並不是宇宙的一般規律。例如，物體運動時長度似乎不變只見於低速世界，長度隨速度而變化才是一般規律。愛因斯坦正是抓住“質量”、“同時性”等基本概念牢牢不放，最後提出相對論的兩條原理而突破的。
任何事物都不可能十全十美，愛因斯坦的科研方法也是如此。例如，他對歸納法就不夠重視。
通過愛因斯坦對一些科學家的評價，可見他很重視下述幾種才能：
1想象力。愛因斯坦的方法既然主要是演繹的，所以他特別強調思維的作用，尤其是想象力的作用。他認為科學家在探討自然的祕密蛙，“多少有一點象一個人在猜一個設計得很巧妙的字謎時的那種自由”，他需要極大的想象力。不過“他固然可以猜想以無論什麼字作為謎底，但是隻有一個字才真正完全解決這個謎”。同樣，自然的問題也只有一個答案，所以最後還是應該受實踐的檢驗。在談到想象的重要性時，他説：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推動着進步，並且是知識進化的源泉。嚴格地説，想象力是科學研究中的實在因素”。想象力之對於科學，其重要性不下於它之對於文學。文章如無想象，就會成為一潭死水式的幫八股。同樣，科學如無想象，就很可能停留在一些皮表的，抓不住本質的經驗公式上。不過二者之間也有不同，。科學中的想象最後要受到實踐的旅客不留情的檢驗，而文學創作中的想象雖然也應反映客觀實際，但卻比較靈活。例如，小説中某角色的結局不必是唯一的。
2直覺的理解力。他讚揚玻爾説“很少有誰對隱祕的事物具有這樣一種直覺的理解力，同時又兼有這樣強有力的批判能力”。評論埃倫菲斯特時説：“他具有充分發展了的非凡的能力，去掌握理論觀念的本質，剝掉理論的數學外衣，直到清楚地顯露出簡單的基本觀念。這種能力使他居為無與倫比的教師。”
3數學才能。這是演繹法所必不可少的。他在談到牛頓時説：“他(牛頓)不僅作為某些關鍵性方法的發明者來説是傑出的，而且在善於運用他那是地的經驗材料上也是獨特的，同時他對於數學和物理學的詳細證明方法有驚人的創造才能”。愛因斯坦本人的數學已經是很好的了，但他説：“我總是為同樣的數學困難所阻”。由於研究的需要，他專門請了一個很強的年輕的數學助手。
以上的幾種才能是關於思維方面的，而關於科學實驗方面都沒有提及，這不必驚異，因為愛因斯坦本人主要注意演繹法。由於時代的限制，他的方法論並不是完全無可非議，例如對歸納法的輕視，強調“自由創造”等。有時過分強調思維的自由創造等。其實歸納與演繹相結合才是更為完善的方法。但每個人都處於歷史發展的一定階段，都有歷史侷限性，不能要求他成為完人。