Вернувшись из своего путешествия по Западу, Эдисон занялся опытами по электрическому свету и динамо-машинам. Однако он не забыл о своем плане электрических железных дорог, и в начале 1880 года, лишь только наладилась реализация изобретенной им лампочки накаливания и были сконструированы первые динамо-машины, Эдисон приступил к сооружению железной дороги в Менло-Парке и к постройке электрического локомотива. На железном четырехколесном шасси была смонтирована динамо-машина мощностью около 12 лошадиных сил, игравшая роль мотора. Электрический ток, доставлявшийся двумя другими эдисоновскими динамо-машинами из машинной мастерской, подводился к рельсам по подземным кабелям.
Железнодорожный путь длиною около 500 метров был проложен петлею, вьющейся вокруг горы. Легкие рельсы прикреплялись болтами к шпалам, лежавшим прямо на земле. Несмотря на короткое расстояние, на пути встречалось несколько крупных откосов и небезопасных закруглений. К электровозу прицеплялись три вагона: один – открытый, другой – товарный и третий – в шутку прозванный «Пульманом» и использованный Эдисоном для испытания тормозной электромагнитной системы. 13 мая 1880 года этот железнодорожный путь был открыт. Мэдкрофт рассказывает, как все «молодцы из лаборатории устроили себе праздник и залезли в вагоны с намерением прокатиться». Сначала все шло хорошо, но что-то оказалось не в порядке, и пришлось передать электровоз в мастерскую для переделки механизмов. Так продолжалось некоторое время: испытания открывали разного рода недостатки. Как и всегда, Эдисон оказался на высоте задачи и преодолел одно за другим все затруднения. Вскоре его электровоз работал вполне исправно.
Технические журналы и повседневная печать много писали об электрической железной дороге Эдисона, и в Менло-Парк прибывали многочисленные посетители, среди них немало инженеров и директоров железнодорожных компаний. Все приезжавшие желали ознакомиться и испытать новый способ передвижения.
Несмотря на незначительную длину этой первой дороги, дело не обошлось без нескольких аварий, по счастью не имевших тяжелых последствий.
Близкий друг Эдисона и его советник по юридическим делам Лоури рассказывает: «Годард и я, мы провели часть дня в Менло. Я ездил по электрической дороге Эдисона со скоростью 60 километров в час. Такую скорость развивали, чтобы показать мне мощность электровоза. Я стал протестовать, находя скорость движения чересчур большой, тем более что приходилось делать крутой поворот. Эдисон заявил, что привык ездить с такой скоростью. Однако поезд на крутом повороте сошел с рельсов, выбросив в грязь механика Крузи, который управлял машиной, и еще одного работника, который попал в кусты и смешно там барахтался. Эдисон же в один миг выпрыгнул из вагона, громко смеялся и нашел все приключение очень забавным. Крузи поднялся быстро на ноги. Его здорово тряхнуло, и на лице появилась кровь. Никогда не забуду выражения его лица и тона, с каким он произнес со своим иностранным акцентом: «О, конечно! Я цел и совершенно невредим». По счастью, никто не был ранен. В несколько минут мы поставили поезд на рельсы и вскоре снова продолжали свой путь».
Первая электрическая железная дорога действовала в течение всего 1881 года. Много в то время было противников электрических железных дорог. Так, например, председатель Пенсильванского железнодорожного общества Франк Томас отнесся скептически к первому проекту электрических железных дорог, заявив: «Я прекрасно знал, что ничто не в силах заменить пар». Вспоминая об этом, Эдисон шутя говорил: «Я полагаю, что он ошибался».
Совершенно по-иному отнесся к этому вопросу директор Эдисоновского общества электрического освещения и председатель Общества северных тихоокеанских железных дорог Генри Виллард. Он сразу оценил важность нового предложения Эдисона и задумал построить в западных земледельческих районах электрические подъездные пути, по которым стекалась бы пшеница к узловым станциям. Чтобы убедиться в возможности этого, Виллард осенью 1881 года предложил Эдисону удлинить железнодорожный путь в Менло-Парке и попробовать применить более мощные электровозы. Работы начались немедленно, и уже в начале 1882 года был готов весь путь, длиною около 4,5 километра, и необходимый подвижной состав. Согласно условиям, на пути были возвышения, пересечения, мосты, поворотные крути. Усовершенствованная маленькая дорога имела товарные платформы, три разъезда, два депо и была оборудована более полно и прочно, чем раньше. В распоряжении дороги было два электровоза: одни – для товарных поездов, а другой – для пассажирских.
Электровоз пассажирского поезда развивал очень большую скорость и способен был перевозить девяносто человек. В течение 1882 года он перевез несколько тысяч пассажиров. Товарный электровоз развивал меньшую скорость, но имел большую грузоподъемность.