Féu uns experiments d’una gran precisió, utilitzant l’interferòmetre inventat per ell i amb la col·laboració de Morley (1887); aquests experiments, esdevinguts cèlebres, demostraren la inexistència de l’hipotètic èter d’acord amb els resultats posteriors de la relativitat especial. L’any 1889 Michelson estudià la manera d’establir una longitud d’ona com a patró fonamental de longitud, en lloc del metre. Obtingué el premi Nobel de física l’any 1907.