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爱丁顿协助邀请到了英国皇家天文学家弗兰克·戴森（Frank Dyson）。戴森是提出要对1919年5月29日即将出现的日全食进行观测的第一人。这次日食将从巴西北部，越过大西洋，穿越非洲大陆一直到非洲北部。这次日食将在数颗明亮恒星的背景下发生。1917年11月，皇家学会的联合常设日食委员会和皇家天文学会组织了两次分别前往两个不同地点的考察，去拍摄日食照片。克罗姆林（A. C. D. Crommelin）和戴维森（C. R. Davidson）带领一队，到达巴西东北部的索布拉尔。另一队是去往普林西比岛。该岛属葡萄牙，长10英里，宽4英里，距离非洲西海岸有120英里。爱丁顿也参加了这一队的考察。但是，日食可以预测，天气却没法预测。索布拉尔的天气尤其令人担忧，5月恰好是雨季的最后一个月。
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1919年5月29日的日食不过是一次普通的日食，也是地球再次进入到月球的锥形阴影区域的时间。不过这次日食后来却成为科学史上最重要的一次日食。
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1919年5月，两个考察队离开英国的格林尼治，登上蒸汽船安塞姆号，在葡萄牙的里斯本短暂停留之后，到达了马德拉。之后分成了两个组。索布拉尔小组继续乘坐安塞姆号去往巴西，另一小组继续在马德拉停留4周时间，等候去往普林西比岛的轮船。
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索布拉尔考察小组到达距离沿海80英里的相对荒凉的内陆之后，在确定日食发生前没有比赛安排的前提下，开始在当地的赛马俱乐部的赛马场跑道上搭设仪器设备。巴西政府安排了搬运工、砖匠、木匠和翻译。另外还从里约热内卢购买了一辆汽车供考察使用（这也是在索布拉尔见到的第一辆车）。为了避风，考察队为两台望远镜搭建了支撑结构。其后突然来了一阵旋风，掀翻了支撑结构。不过木匠们很快就从别的地方找来了梁，对结构进行了修复。5月25日大雨倾盆，提示考察队员们现在尚是雨季。更添乱的是两个望远镜中较大的那个的驱动装置运行不正常，而且两台望远镜都有聚焦问题。5月29日，月亮的影子开始横扫地球表面。当天早上，索布拉尔的考察队员醒来发现是阴天。日食开始时，太阳还躲在云层后面。但在出现日全食的前一分钟，太阳跳出了云层。在短短的6分钟内，克罗姆林和戴姆森不停地拍摄照片，每5～6秒就曝光一张底片。“日食很棒。”他们在发回的电报中说道。
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另一考察队在普林西比岛登陆后，在西北部的大农场搭了一个棚子。时常出现的阴天令队员们不安起来。5月29日，队员们醒来发现大雨倾盆、雷电交加，完全看不到太阳。在出现日全食前半小时，队员们看到了彼时呈弯月形的太阳，才增添了些信心。但是乌云始终未能褪去，爱丁顿和同事科廷汉只能无助地抱着最后一线希望，拍些乌云和短短一瞥的恒星。“希望透过乌云能得到点有用的信息吧。”他们在发回的电报中写道。
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接下来的几个月里，两个小组在考虑了各种可能误差来源的基础上，开始计算光线的偏折量。
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“今天的好消息”
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9月，爱因斯坦焦虑地写了一封信给洛伦兹，问他是否已听说英国人的结果。9月27日，洛伦兹发回了电报：
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爱丁顿在太阳外缘发现了恒星位移，初步测量结果显示位移大小在0.9秒到1.8秒之间。致以美好的祝愿。洛伦兹
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爱因斯坦接到电报很快就给母亲玻琳送去了一个明信片。她病得很重，仅能维持几个月的生命：
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亲爱的母亲，今天有好消息。洛伦兹给我来了电报，说英国人的探险已经表明了太阳附近光线的弯曲。［38］
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爱因斯坦还向《自然科学》（Naturwissenschaften）发去了一封短信，表达自己的激动心情。［39］不过现在焦虑已经涣然冰释，他可以镇定下来，更加沉着地应对一切。爱因斯坦的学生伊森·罗森塔尔-施奈德（Ilse Rosenthal-Schneider）来拜访他的时候，他把电报拿给她看，说：“看这个，或许你会感兴趣。”她后来回忆：
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他给我看的是爱丁顿的电报。电报的内容是日食探险的测量结果。当我高兴地说结果与他的计算正好吻合的时候，他却很平静地说：“可我早知道理论是正确的。”当我问如果没有事实能够证明他的预测怎么办时，他答道：“那我可得为亲爱的主感到遗憾啦——理论就是正确的。”［40］
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1919年11月6日，伦敦皇家学会和皇家天文学会的联合会议由汤姆逊爵士主持。25年前，汤姆逊发现了电子。他在开幕词上说：“我提议请皇家天文学家向大家报告一下五月日食探险的结果。”［41］
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戴森讲道：
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探险的目的是为了确定太阳的引力场是否会引起光线的位移；如果答案是肯定的，那么位移的大小是多少。爱因斯坦的理论预测位移的大小与光线离太阳中心的距离成反比。对掠过太阳的恒星来说，位移可达1.75秒。爱因斯坦的理论或引力定律已经解释了水星的进动问题。这一直是天体力学领域的一个突出问题，人们希望能藉此对爱因斯坦的理论进一步加以验证。
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戴森又继续说，任何弯曲都会产生“将恒星抛离太阳”的效应——使恒星看上去离太阳更远。他简要回顾了探险中发生的事件，提到了在较大设备上所发现的不足。戴森是一位优秀的科学家，他知道数据质量并不是等同的，有些仪器的数据会好一些。因此不能单独对结果进行分析评价。他侧重于小设备的测量结果，得出结论：“已经得出确切的结论，表明光是按照爱因斯坦的引力定律发生偏折的。”克罗姆林随后也认可了这一观点，并针对较大设备的不足给出了一个简明的解释。
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爱丁顿的能力有点不如戴森，数据质量也不如克罗姆林。回忆探险的历程，他把失败归结于恶劣的天气。他竭尽全力从正面去描述自己的结果，去劣存优，指出普林西比岛的乌云和均一的温度有利于减少面镜失真。而面镜失真已经对大索布拉尔镜产生了负面的影响。爱丁顿坦言自己“尽可能充分地利用仅有的一小点材料”。他发现太阳附近1.6秒的位移值“支持在索布拉尔拍摄的照片”。他抛弃了太阳周围存在星云折射物质的解释，得出结论——结果支持爱因斯坦的定律，即光线弯曲的描述。这一定律未必可以完全确定爱因斯坦理论，不过它却是时空弯曲背后的思想。
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汤姆逊又发话了。他把报告称作“重大的交流”，并说：“这是自牛顿时代（当时附近挂着的这位早期会员的肖像）以来有关引力理论获得的最重要的结果。爱因斯坦与学会一直都有紧密联系，应该举办一次会议，宣布这一结果。”
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有些人认为理论的数学过于复杂，似乎超出了物理学家的能力范围。其中有一位说：“我不能想象一个重大的物理学事实无法用简单的语言表达出来。爱丁顿教授可不可以把他推崇的这篇论述由张量记号改写成别的更简单的形式呢？”一位对此持有怀疑态度者，援引光谱移动一直不存在的这一事实，指出光线偏折这一事实（“一个独立的 事实”）并不一定能确证爱因斯坦的理论。他指着牛顿的肖像说：“我们在修正牛顿引力定律的时候，一定要仔细。没有牛顿引力定律，还谈何修正？”然而，在不到两年的时间里，反对爱因斯坦的各种说法就都不攻自破了。
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爱因斯坦的理论与牛顿的理论在实验结果上的不同是很小的——不过是某些恒星和光谱线位置的微小移动和水星轨道的微小晃动。但是这些不同也几乎不能再大了。它们表明宇宙构建方式与之前人们的理解存在根本上的不同。
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在牛顿理论中，引力包含了吸引力（一种拉力）。所有物体都会对一定距离之外的其他物体施加这种吸引力。它瞬时发挥作用，并且处处存在，与物体之间的距离的平方成反比。受引力作用的物体会向着施加引力的物体加速运动。不同质量物体的加速度是相同的：物体质量越小，拉力越小；质量越大，拉力也越大。相反，在爱因斯坦的理论中，引力涉及的实际上是空间的弯曲。这种弯曲是由周围的物体的质量造成的。物质和能量在经过空间时是沿着对二者敞开的路径的。
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引力定律是科学史上对基本概念的一次伟大的革命。正如爱丁顿所写的那样：
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250年后依然如故的牛顿框架确实是太粗糙了，无法与人们正在获得的新的观测结果相吻合。在没有更好的框架时，牛顿框架依旧被采用，但是其中的定义却被延伸到之前从未用过的场合下。而我们就像是图书管理员，仍按着100年前的学科体系对图书进行分类整理，并且还想为好莱坞、空军和侦探小说一类的图书找到合适的位置。［42］
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1921年，唯一一个仍对理论感到失望的大人物就是爱因斯坦自己了。他挑剔的眼睛想要在整个理论中看到对称性。现在的理论左边是坚实的（因为是用时空几何表达的），右边则不是。他曾把这一理论比作规划不周的建筑，一半是“优质大理石”，另一半是“劣质木材”。［43］因为这种不满足感的存在，爱因斯坦在一生余下的大部分时间里都努力修复着这座建筑，结果却被证明是徒劳的。他在这上头花费了三十多年的时间，从未获得成功。
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