Mer nøyaktige målinger av spredningstverrsnittet for prosessen i de følgende årene ga resultater som ikke stemte med teoretiske beregninger. Etter at den engelske fysiker Paul Dirac hadde funnet sin relativistiske bølgeligning for elektronet i 1928, ble denne benyttet til å på nytt beregne spredningstverrsnittet for Compton-spredning. Allerede i 1929 kom resultatet som kalles Klein-Nishina-tverrsnittet, og den viste seg å gi god overensstemmelse med målingene. På den måten spilte Compton-spredning en viktig rolle i de første årene ved etableringen av moderne kvanteelektrodynamikk.