Lata 1892–1929 to okres pracy na Uniwersytecie Chicagowskim (z przerwą w czasie I wojny światowej, gdy powrócił do służby w marynarce wojennej w stopniu komandora porucznika).
W 1899 roku poślubił Ednę Stanton, z którą miał syna i trzy córki.
Był członkiem wielu towarzystw naukowych, m.in.: amerykańskich National Academy of Sciences, American Physical Society i American Association for the Advancement of Science (w których pełnił funkcje prezesa), brytyjskich Royal Society i Royal Astronomical Society.
Michelson pamiętał o swoim polskim pochodzeniu, a swoje poświęcenie ciężkiej pracy tłumaczył tym, że pracowitość to cecha wszystkich Polaków. Mimo że nie urodził się na terenie państwa polskiego, przez całe życie konsekwentnie wpisywał w dokumentach Polskę jako miejsce urodzenia.
Dokonania naukowe thumb|Interferometr Michelsona Michelson był konstruktorem bardzo precyzyjnego interferometru, zwanego współcześnie interferometrem Michelsona. Przyrząd ten umożliwił mu przeprowadzenie bardzo dokładnych pomiarów prędkości światła, a także innych pomiarów z zakresu metrologii.