父亲回国了，兄弟3个开始收拾残局。两个哥哥罗伯特和路德维希忙于处理破产后的财务，阿尔弗雷德却仍钟情于科学实验。三兄弟中，他是最不擅长商业经营，又是最擅长科学研究的一个。
罗伯特在坚持了几年之后，于1861年去了芬兰，那里是他妻子的娘家。他在那里开了个小厂子，做起了生意。
路德维希继承了父亲工厂的法人代表资格，承担起了一切债务。他意志坚定，吃苦耐劳，渐渐走出了困境。他在圣彼得堡附近的维堡重新开设了一家小工厂，靠着以前的一些社会关系销售产品。
阿尔弗雷德则继续着自己的实验，其中有一些是过去因为生病和为工厂奔波而中断的，另一些是全新的。不久他就获得了一些成功：气体计量仪、液体计量仪以及在此基础上的改良型气压计或流体压力计。然而这些都算不上重大发明，他继续在艰难困苦中慢慢摸索着。
正在这时，父亲来信了。原来，伊曼纽尔在瑞典也闲不住，他虽然暂时不再开办工厂，经营生意，但他手里一时不摆弄那些瓶瓶罐罐就闲得发慌。于是跟早年一样，他在家里建了一个简陋的实验室，继续做一些自己感兴趣的实验。他在信里兴奋地告诉儿子，他已经找到了安全使用硝化甘油的办法，叫儿子尽快回来观看他的实验成果。
硝化甘油是1847年由意大利都灵的化学家索布雷罗合成的，这一成功建立在更早的其他欧洲化学家的实验结果上。硝化甘油是将甘油非常小心地加入到浓硝酸和浓硫酸的冷混合液中制成的。从制造出来的那一天开始，它就以暴烈的性子引人注目，也引来了恐惧。科学家们对它有所研究，但却从未能找到控制它的爆炸的办法，因此硝化甘油也就没能得到任何实际应用。这主要是因为它的极其不稳定的化学性质，使得它只要稍微加热，或者震荡、敲击，就会发生猛烈的爆炸。因而在生产和使用上都非常危险。实际上，索布雷罗合成它的时候，烧瓶就发生了剧烈的爆炸，猝不及防的索布雷罗被炸了一脸玻璃碴子，场面十分恐怖。他的助手站得很远，也在爆炸中受了伤。因此，科学家们对硝化甘油都敬而远之，索布雷罗也在对它的化学性质和医用价值进行了简单的研究之后就止步不前了。索布雷罗发现，这种新物质除了容易爆炸之外，尝起来也非常辛辣。口服一丁点儿的硝化甘油就会引起长时间的头痛。不过服用它也并非毫无好处，它有扩张血管的功能，可以用来治疗心脏病。时至今日，硝化甘油还是治疗心脏病的常用药物。
前面我们已经知道了，从14、15世纪开始，到诺贝尔生活的19世纪上半叶，是欧洲飞速发展、日新月异的几百年。尤其是1640年英国的资产阶级工业革命之后，机械化工业大生产的潮流势不可挡。人文领域的发展开创了人文主义精神，人们呼唤自由、民主、智慧和平等，不再匍匐于中世纪蒙昧的封建王权和神权之下，而是敢于为了自己的幸福和权利去呐喊和奋斗；而自然科学领域的发展更是促进了人们对大自然的认识，科学家们在数学、物理、化学、生物学等领域都有了意义重大的新发现，这些新成就使得人们不仅“敢于”，而且“能够”做出各种各样翻天覆地的大事。
所有的这些变化产生的效果，集中在19世纪诺贝尔生活的这个时代了。人类历史发展的步伐开始骤然加速，人类仿佛替代了上帝，在开创一个新的世界。但是，要开创新的世界，意味着需要前所未有的巨大力量来扫除障碍。铺设铁路、建设港口、挖掘矿山、建筑各种各样体量庞大的桥梁房屋……都急需新的技术手段来帮助快速施工。伊曼纽尔·诺贝尔当年就从事提高黑色火药爆炸威力的试验，并为此招致了当局的禁令。固然，他研究炸药最初的动机是为了制造地雷和水雷，供给军队，但不可否认的是，这并不是炸药本身的错，关键在于人类如何利用它。因此无论伊曼纽尔研究炸药的动机是什么，倘若能够研制成功，对人类来说都是一个巨大的进步。
伊曼纽尔最初的研究重心是普通黑色火药。这种从中国传来的黑色粉末是欧洲几百年来人们所知的唯一可以人为控制发生爆炸的东西。我们应该还能记得，那是19世纪30年代的事情，小阿尔弗雷德刚刚出生，一家人还生活在瑞典。当时硝化甘油还没有问世，如何控制硝化甘油的爆炸自然更无从谈起了。
50年代在圣彼得堡时，诺贝尔一家才第一次接触到了硝化甘油。两名俄国科学家把这种物质带到了诺贝尔父子的面前，这两位科学家之一就是阿尔弗雷德的化学家庭教师尼古拉·齐宁教授，另一位是尤里·特拉普。这种容易发火的物质自然触动了伊曼纽尔那敏感的神经，阿尔弗雷德虽不动声色，但也不由得两眼放光。父子俩不约而同地想到，这种物质很有可能就是他们苦苦寻找的能大幅提高黑色火药爆炸能力的东西。
在战争中，伊曼纽尔和阿尔弗雷德父子俩不是没有尝试过用硝化甘油来制造水雷。倘若制造成功的话，一定能让英法军舰葬身鱼腹！可惜的是，硝化甘油的性质太过猛烈，第一次试验就失败了。这种东西过于危险，连一向敢于冒险的诺贝尔家的人都暂时把它搁置在一旁了。
没想到，父亲回到瑞典后，又接着摆弄起了这个危险的精灵！阿尔弗雷德又是担心，又是兴奋。担心的是父亲如此固执大胆，常常身处险境而不知；兴奋的是要是父亲真的找到了控制硝化甘油的办法，那可真是一项了不起的成就，家里的企业必定会因此枯木逢春。
前面已经提到，1858年伊曼纽尔曾派阿尔弗雷德远赴英法两国，试图取得贷款，但均未成功。据可靠的史料记载，阿尔弗雷德于1861年再次到巴黎进行访问，并成功地从佩雷拉现金信贷银行取得了10万法郎的贷款，作为开办工厂的资金。伊曼纽尔·诺贝尔显然是利用这笔钱作起点，在赫伦尼堡开始他对硝化甘油的研究的。至于阿尔弗雷德知不知道父亲研究的就是硝化甘油，那就无从知晓了。或许，他就是在父亲的授意下才再次去巴黎的。不管怎么说，我们可以确定的是，到了1862年，他得到了父亲声称获得重大成功的来信。
伊曼纽尔的办法是什么呢？原来，他首先运用索布雷罗制造硝化甘油的办法，小心地生产出少量硝化甘油，然后拿它来与黑色火药混合。经过试验，他确定了硝化甘油与黑色火药的比例为1比9，这样的混合物可以用传统的点火装置引爆，爆炸力比普通的黑色火药强大得多。他称这种混合物为“强化炸药”，认为对于生产武器和爆破岩石来说，强化炸药都非常适用。
尽管伊曼纽尔在科学实验这方面很有经验，并且是一个无所畏惧的人，但他致命的弱点是没有受过真正的科学训练，在最初的兴奋之后，他自己也很快发现，这种办法并没有像他最初想象的那样完美无缺。首先，强化炸药的性质仍然很不稳定，硝化甘油在密闭环境下极易爆炸的这个危险没有排除。其次，当硝化甘油被黑色火药吸收之后，硝化甘油进入黑色火药粉末的孔隙之中，时间稍久，爆炸就不容易控制，并且爆炸的威力也会大打折扣。伊曼纽尔为此绞尽脑汁，寻找进一步改良的方法。与此同时，他的家庭和邻居，都有如生活在火山口上。为此招来的抗议声一直不绝于耳。
阿尔弗雷德·诺贝尔现在已经是一位熟练的有经验的化学家了，他急于回到瑞典参与到父亲危险的实验中去。但是俄国的事务还没了结，他暂时被绊住了。于是，父子俩分别在两地开始了对硝化甘油的进一步研究。儿子毕竟受过系统的科学训练，头脑灵活一些，思维也开阔一些，不久他就找到了改良的办法。
1862年，在圣彼得堡二哥路德维希的工厂附近的一条沟渠里，阿尔弗雷德进行了一次爆炸实验。远在芬兰的大哥罗伯特也赶来观看。实验成功了，爆炸在控制之中，而且威力巨大。兄弟三个目睹了炸药的猛烈爆炸，兴奋不已。
阿尔弗雷德的改良办法是，不将硝化甘油与黑色火药混合，而是将液态的硝化甘油放置在金属筒中，在金属筒中再放置一个装有黑色火药的小玻璃瓶。引信从玻璃瓶和金属筒密封的盖子上引出。实验时点燃引信，小玻璃瓶中的黑色火药先发生爆炸，爆炸产生的热量和冲击波足以引发硝化甘油猛烈的大爆炸。这种办法分离了硝化甘油与黑色火药，用黑色火药引爆硝化甘油，而非直接点燃危险的硝化甘油，这样使得爆炸更安全，威力也更稳定。这种间接引爆的方法是阿尔弗雷德·诺贝尔的首创，为以后更多的烈性炸药的发明开辟了既安全又方便的引爆方法。直到20世纪，一些著名的科学家，仍然认为诺贝尔的这项发明是“自从发明火药以来，在爆炸物科学方面最伟大的进展”。阿尔弗雷德把这种爆炸筒称作“诺贝尔发火件”，或者“诺贝尔专利雷管”。经过改良，就是我们今天仍在使用的普通雷管。
1863年，阿尔弗雷德取得了“诺贝尔发火件”的专利权，并终于从圣彼得堡回到了斯德哥尔摩。父亲从此如虎添翼，父子二人废寝忘食地继续实验和研究。经过几十次爆炸实验，爆炸控制得越来越精确，越来越安全。到了1865年，雷管的结构更加完善，阿尔弗雷德用雷酸汞代替了黑色火药，雷酸汞是硝酸、乙醇和汞发生反应的产物，性质更稳定，燃烧更容易控制。被应用于雷管之后，它也被称作“起爆水银”。
在完善雷管结构的同时，阿尔弗雷德也在研究如何安全地将硝化甘油的实验室制造转化为工厂化批量生产。1863年10月14日，硝化甘油制品的专利权在瑞典顺利通过审批，不久，阿尔弗雷德在英国、比利时和法国也取得了专利权。他和父亲用贷款购置了设备，开始建设生产硝化甘油的工厂。说是工厂，其实不如说是作坊。因为硝化甘油的产量实在有限，为了确保安全，每次只能将少量硝酸小心地混入2倍量的冷硫酸，再缓慢滴入甘油。待到反应完成后，将液体倾倒入水中，白色的油状硝化甘油就会漂浮在水面上。整个过程必须控制在摄氏30度以下。
在此期间，父子二人曾经发生过争执，因为专利权归阿尔弗雷德所有，父亲觉得自己在研究初期所作出的贡献被忽视了。不过在母亲的调解下，矛盾很快消除。伊曼纽尔也意识到，儿子对如何控制硝化甘油爆炸这一重大问题的解决，是建立在他的独立思考上的，而非基于自己那种将两种爆炸物混合起来的方法。这一创新具有重大意义，因此儿子在这项专利上有资格占据主要地位。
阿尔弗雷德·诺贝尔后来最亲密的合作者拉格纳·索尔曼，曾说过下面一段话：“人们一般认为阿尔弗雷德·诺贝尔主要是黄色炸药的发明者。但实际上，从纯粹的发明角度及技术的重要性来看，他所发明的爆炸管和炸药的原始引爆装置，应该远远放在黄色炸药的前面。”可以说，运用雷管作为炸药的引爆手段，这在炸药的原理和应用方面，是一项前所未有的伟大发明。硝化甘油的真正纪元，从此才拉开了序幕。
