I 1863 flyttet han tilbake til Sverige og begynte å arbeide som kjemiker ved farens verksted i Helenborg. Han videreutviklet sprengstoffet glyserolnitrat (nitroglyserin) og startet industriell produksjon av dette i 1864. I 1867 fikk han patent på en type sprengstoff han ga navnet dynamitt, etter å ha funnet opp dette året før. Denne oppfinnelsen fikk stor betydning for anleggsvirksomhet i mange land og la grunnlaget for Nobels store formue. Den opprinnelige form for dynamitt ble etter hvert erstattet av gelatin-dynamitten, som var sikrere å behandle. Også i denne utvikling spilte Nobel en viktig rolle.