Теорию фотоэффекта создал в 1905 году Альберт Эйнштейн, развив гипотезу Планка об излучении и поглощении света отдельными порциями. Эйнштейн вспомнил о «побежденной» корпускулярной теории света и предположил, что свет представляет собой поток частиц - впоследствии их назвали фотонами. Свободный электрон в металле может поглотить фотон только целиком, получив при этом энергию фотона 
Чтобы вырваться из металла, электрону необходимо совершить некоторую работу, называемую работой выхода 
так как ионная решетка притягивает электрон. Следовательно, полученная электроном при поглощении фотона энергия 
расходуется на совершение работы выхода и на сообщение вылетевшему электрону кинетической энергии 
Из закона сохранения энергии следует, что 
то есть выполняется соотношение
где 
и 
- масса и скорость электрона.
Это и есть уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Предложенная Эйнштейном теория фотоэффекта просто объяснила как второй, так и третий законы фотоэффекта.
Действительно, согласно уравнению Эйнштейна максимальная кинетическая энергия вырванных светом электронов линейно зависит от частоты света: 
что соответствует опыту (рис. 25.3).
Далее, если энергия падающих фотонов меньше работы выхода, то есть 
, то фотоны не смогут вырывать электроны из металла, то есть фотоэффект происходить не будет. Это объясняет существование красной границы фотоэффекта: она находится из условия 