Эдисон впервые задумался об использовании электрического освещения, когда газовая компания отключила газ в его мастерской за неуплату. Эдисон интуитивно понимал закон Ома лучше любого профессора и сознавал, что лишь создание лампы с внутренним сопротивлением 100–200 Ом и разработка электрогенератора со стабильным напряжением на выходе позволят осуществить централизованное электроснабжение без слишком большого количества проводов. В январе 1879 года он сделал первую лампу с платиновой нитью, однако финансисты выразили сомнение в успехе его замысла. Эдисону пришлось отказаться от платины, и совместно с сотрудниками он испытал 1600 образцов различных материалов. Первые нити накаливания представляли собой обыкновенные швейные нитки, покрытые углем. Они могли находиться в раскаленном виде в течение сорока часов. Эдисон перепробовал все вещества, содержащие углерод: продукты питания, смолы — в общем счете шесть тысяч разновидностей растительного волокна. Лучший результат показал бамбук, особенно тот сорт бамбука, из которого был сделан футляр японского пальмового веера.
Изобретатель проделал 9999 опытов, а лампочка так и не загорелась. Его коллеги говорили, что, может, хватит уже 9999 неудач. На что он отвечал: «У меня 9999 опытов, как
В 1878 году Эдисон обратился к нерешенной проблеме электрического освещения в быту. Электрическому свету нужно было выдержать конкуренцию в цене, яркости и удобстве с газовым рожком. Прежде чем приступить к лабораторным исследованиям, Эдисон до тонкостей изучил газовую промышленность. На бумаге он разработал план центральной электростанции и схему радиальных линий к домам и фабрикам. Затем он подсчитал стоимость меди и других материалов, которые потребуются для изготовления ламп и добычи электроэнергии с помощью динамомашин, движимых паром. Анализ этих цифр определил не только размеры лампы, но и цену ее, равнявшуюся 40 центам.
Когда Эдисон убедился, что сможет решить проблему электрического освещения, он принялся работать над лампой с угольной нитью накаливания, помещенной в стеклянный шар, из которого выкачан воздух. 27 января 1880 года Эдисон получил патент на изобретение № 223898.
Осветительная система Эдисона могла и была способна конкурировать с газовым освещением того времени. Для расширения практического применения электричества это было не менее важно, чем само изобретение лампы. В последний день 1879 года на заказанных Эдисоном специальных поездах три тысячи человек прибыли поглядеть на сотни электрических лампочек, которые горели в его мастерской и на окрестных дорогах, энергия подводилась к ним от центральной динамомашины по подземным проводам. На Всемирной выставке в 1881 году он представил разработанную им систему освещения. Э. Ратенау, глава немецкого концерна «Альгемайне электрицитетс-акциенгезельшафт» был настолько поражен проектом, что спустя несколько лет лично оснастил лампами накаливания первое здание, которым был королевский театр в Мюнхене. Таким образом меценат продемонстрировал широкой публике возможности и преимущества открытия Эдисона.
В 1882 году Эдисон открыл свою первую центральную электростанцию в Нью-Йорке. Это было началом осветительной индустрии в Америке. Конструируя лампы и оборудование для своей осветительной системы, Эдисон организовал многочисленные компании для их изготовления. Таким образом, помимо научно-технических изобретений Эдисон способствовал образованию крупнейшего в мире промышленного концерна.
В 1887 году Эдисон перенес свою деятельность в основанную им специальную лабораторию в Оранже, штат Нью-Джерси. Здесь он усовершенствовал фонограф, создал диктофон, флуороскоп, прообраз кинокамеры и устройство для индивидуального наблюдения движущихся изображений (кинескоп), ферроникелевый щелочной аккумулятор. В одних лишь США Эдисон получил около 1200 патентов.
Эдисон отличался редким трудолюбием и упорством в экспериментах. В 1879 году он вместе с помощником просидел 45 часов подряд у первой в мире угольной нити, вставленной в электрическую лампу. На десятитысячный раз лампочка зажглась. В другой раз, когда библиотека Эдисона горела и не смогли спасти ни одной записи, он смеялся так долго, что многие подумали, будто он от горя сошел с ума. Жена, подойдя, спросила, все ли с ним нормально, и ученый ответил: «Я просто смеюсь над тем, что сгорели все мои неудачи».