Потерпев неудачу при попытке организовать свое дело по производству эластичной ткани, отец вынужден был искать средства для содержания семьи, и в 1837 году, оставив жену и детей в Швеции, уехал сначала в Финляндию, а оттуда – в Санкт-Петербург, где активно занялся производством мин, заряжаемых порошковыми взрывчатыми составами, токарных станков и станочных принадлежностей. Когда Альфреду было 9 лет, в октябре 1842 года, вся семья переехала к отцу в Россию. Возросшие благодаря отцу финансовые возможности Нобелей позволили нанять для мальчика частного репетитора. Альфред показал себя трудолюбивым, способным и проявляющим тягу к знаниям учеником, особенно он увлекался химией и физикой.
В 1850 году семнадцатилетний Альфред отправился в продолжительное путешествие по Европе, во время которого посетил Германию, Францию, а затем Соединенные Штаты Америки. В Париже он продолжил изучение химии, а в США встретился с Джоном Эрикссоном, знаменитым шведским изобретателем паровой машины, общение с которым произвело на молодого Нобеля неизгладимое впечатление.
Вскорости, вернувшись из заграничной поездки в Санкт-Петербург, Альфред начал работать в находящейся на подъеме компании отца, которая специализировалась на выпуске боеприпасов для Крымской войны (1853–1856), а в конце войны была перепрофилирована на производство машин и деталей для строящихся пароходов. Тем не менее заказы на продукцию мирного времени не смогли покрыть брешь в заказах военного ведомства, и к 1858 году компания стала переживать финансовый кризис. Альфред и его родители вернулись в Стокгольм, тогда как старшие братья Роберт и Людвиг остались в России с целью ликвидации дела и спасения хотя бы части вложенных средств. В Швеции Альфред посвятил все свое время механическим и химическим экспериментам, получив при этом три патента на изобретения, что поддержало его последующий интерес к опытам в маленькой лаборатории, оборудованной отцом в родовом имении неподалеку от столицы.
В то время единственным взрывчатым веществом для мин был черный порох. Но также было известно, что нитроглицерин в твердом виде является чрезвычайно мощным взрывчатым веществом, применение которого из-за его испаримости сопряжено с исключительным риском. Никому не удалось определить, как можно управлять его детонацией. Проделав несколько непродолжительных экспериментов с нитроглицерином, отец послал Альфреда в Париж для поиска источника финансирования исследований (1861), и тот успешно справился с заданием, получив заем в сумме 100 тысяч франков. Но, несмотря на уговоры Нобеля-старшего, Альфред отказался от участия в данном проекте. В 1863 году ему удалось самолично изобрести практичный детонатор, предусматривающий использование пороха для взрыва нитроглицерина. Именно это изобретение принесло ему не только известность, но также процветание и благополучие.
Чтобы усилить эффективность данного устройства, Нобель неоднократно изменял отдельные детали конструкции, а в качестве окончательного усовершенствования в 1865 году заменил деревянный пенал, куда заключался заряд из пороха, металлическим капсюлем, начиненным детонирующей ртутью. Изобретение этого так называемого взрывающегося капсюля заложило в технологию взрыва принцип первоначального воспламенения, что стало фундаментальным явлением для всех последующих работ в данном направлении.
Однако в процессе совершенствования изобретения лаборатория Эммануэля Нобеля пострадала от сильнейшего взрыва. Он унес восемь человеческих жизней, в том числе и 21-летнего сына Эммануэля – Эмиля. Вскорости после трагедии отца разбил паралич, и оставшиеся восемь лет до смерти в 1872 году он провел в неподвижном состоянии.
Вопреки возникшей общественной враждебности по отношению к производству и использованию нитроглицерина в октябре 1864 года Нобель убедил правление Шведской государственной железной дороги принять разработанное им взрывчатое вещество для прокладки туннелей. Для его производства он добился финансовой поддержки со стороны шведских коммерсантов: была учреждена компания «Нитроглицерин ЛТД» и открыт завод. В первое время существования компании Нобель был одновременно ее распорядительным директором, технологом, руководителем рекламного бюро, начальником канцелярии и казначеем, а также устраивал частые выездные демонстрации своей продукции. Среди покупателей новшества, в частности, значилась Центральная тихоокеанская железная дорога (на американском Западе), которая использовала его для прокладки железнодорожного полотна через горы Сьерра-Невада. Получив патент на изобретение в других странах, Нобель в 1865 году в Гамбурге основал первую из своих иностранных компаний «Альфред Нобель энд Кº».