В 1929 г. изобретатель продемонстрировал телевизионный приемник с высоким качеством изображения, разработанный на основе созданного им кинескопа. Показ прошел на ура! На показе присутствовал Д. Сарнов, преуспевающий предприниматель, тоже выходец из России, которого американцы нарекли «бароном технологии». Поняв, какую выгоду можно получить от изобретения Зворыкина, Сарнов и тут же пригласил его в свою знаменитую фирму «Радиокорпорэйшн оф Америка». Так В. Зворыкин стал директором электронной исследовательской лаборатории, где существенно усовершенствовал свой кинескоп.
Все 30-е годы прошли в конкурентной борьбе многих ученых, тоже претендующих на создание систем телевидения. В итоге патентную схватку выиграл Зворыкин. В конце 1938 г. он наконец получил патент на электронное телевидение, который ждал 15 лет.
Как только телевидение лишилось ореола новизны, интерес ученого переместился в сторону электронной микроскопии, т.е. передачи изображений очень малых объектов. Вместе со своими сотрудниками он создал электронный микроскоп, позволяющий увеличивать изображения микроскопических объектов в миллионы раз. А когда началась Вторая мировая война, изобретатель переключился на военную радиотехнику. Он создал управляемую по телевидению авиабомбу. Позже из его лаборатории вышел прибор ночного видения, принятый на вооружение снайперами, танкистами и авиаторами.
С 30-х годов начали налаживаться связи В. Зворыкина с советскими учеными. В эти годы он дважды посетил СССР. Во время второго приезда его поразило то, что он увидел в лабораториях Ленинградского института телемеханики. «В первый раз я приезжал ознакомить вас с моими достижениями. Во второй – уезжаю коллегой. Боюсь, что в третий раз мне придется у вас многому поучиться», – сказал ученый перед отъездом.
В годы Второй мировой войны он активно помогал бывшей родине в ее отчаянной борьбе с фашизмом. В рамках ленд-лиза он курировал поставки в СССР радиотехники, а его жена – медикаментов, в частности нового в то время препарата – пенициллина, спасшего жизни тысячам раненых.