Samtidig med dette ble det gjort nye, presise målinger innen atomfysikk. Det var mulig på grunn av all den nye elektronikken som var utviklet under den siste verdenskrigen. De nye resultatene ga verdier for spektrallinjene i hydrogenatomet som ikke kunne forklares ved hjelp av datidens kvanteteori. Den største effekten ble ganske raskt forklart av Bethe, mens Schwinger påviste at noen av de nye målingene skyldes at de magnetiske egenskapene til elektronet ikke var helt korrekt gitt ved Dirac-ligningen alene. Feynman så med en gang at disse beregningene kunne gjøres mye mer forståelige ved hjelp av hans egen teori utviklet i doktorgradsavhandlingen. Derfor gikk han i gang med å få publisert denne som nå kalles kvanteelektrodynamikk, ofte forkortet til QED. En av de viktigste egenskapene den har, er at den automatisk tilfredsstiller relativitetsteorien, noe som ikke var så lett å få til tidligere. Det var også disse arbeidene som senere skulle gi han Nobel-prisen.