In Stockholm genoss Nobel dank des Wohlstands seines Vaters eine erstklassige Ausbildung durch Privatlehrer. Neben seinen Chemie- und Physikstudien interessierte er sich besonders für englische Literatur, was seinem Vater missfiel, weshalb er ihn für zwei Jahre ins Ausland schickte. Nobel besuchte in rascher Folge Schweden, Deutschland, Frankreich und die Vereinigten Staaten. In Paris lernte er dabei Ascanio Sobrero kennen, der drei Jahre zuvor das Nitroglyzerin entdeckt hatte, es jedoch aufgrund seiner Gefährlichkeit für nicht praxistauglich hielt.

Nobel zeigte sich an der Erfindung sehr interessiert und richtete seit 1862 seine Bemühungen darauf, das Nitroglyzerin als Sprengstoff in die Technik einzuführen. Um es mit größerer Sicherheit zu sprengen, entwickelte er 1863 die Initialzündung, die eine sichere Zündung der Sprengung bewirken sollte. Bei Nobels Experimenten mit Nitroglyzerin kam es zu mehreren Explosionen; bei einer Explosion 1864, bei der sein Laboratorium in die Luft flog, kamen sein Bruder Emil und weitere Personen um. 1865 gelang Nobel die Massenproduktion von Nitroglyzerin, bei der es jedoch ebenfalls zu einer Reihe folgenschwerer Unfälle kam.

Um die Gefährlichkeit des Nitroglyzerins bei gleich bleibender Sprengkraft zu verringern, experimentierte Nobel dann mit verschiedenen Additiva. Es brachte keinen Erfolg, doch der Zufall half schließlich. 1866 kam es bei einem der zahlreichen Transporte von Nitroglycerin zu einem Zwischenfall, bei dem eines der Transportgefäße undicht wurde und reines Nitroglycerin auf die mit Kieselgur ausgepolsterte Ladefläche des Transportwagens tropfte. Die entstandene breiige Masse erregte die Aufmerksamkeit der Arbeiter, so dass sie diesen Vorfall später an Nobel meldeten. Diesem gelang hierdurch endlich die ersehnte Herstellung eines handhabungssichereren Detonationssprengstoffes. Nobel ließ sich das im Mischungsverhältnis von 3:1 optimierte Verfahren 1867 patentieren und nannte sein Produkt Dynamit. Es wurde das bevorzugte Sprengmittel beim Bahn- und Tunnelbau.