电灯发明成功后，爱迪生又带领他的科研团队开始了电影摄像机的研究。爱迪生公司于1889年开始拍摄电影直到1915年。爱迪生从1888年产生了制造一台电影机器的想法后，他的大部分精力就转向了这里。
据爱迪生自己说，在他知道了戈尔诺尔于1833年所发明的活动画片玩具后，他就产生了制造电影机的想法。
爱迪生曾经认真地研究过戈尔诺尔的这个装置：它是由一个圆筒组成，圆筒壁上刻有许多条与轴相平行的缝隙。圆筒内，缝隙的下面有一条纸带，纸带上绘有某一动作的连续图像。如果使圆筒往一个方向疾转，从缝隙里看对面绘有图像的纸带，看到的仿佛是运动的图像。这一装置是根据人的眼睛的视觉惯性对运动所造成的错觉。
爱迪生知道，起初的活动画片玩具图像是用手绘制成的，到了19世纪70年代用照片代替了图片，获得了更加理想的效果。法国的埃·日·默里和美国的埃·缪伊布里茨，都做了使人产生图形在运动的印象的实验，这是很有意思的。缪伊布里茨沿着跑马场的跑道排列上几架照相机，于是就拍出了马奔驰的一系列连续性照片。照相机快门是用电线连接在铺放在跑道上的木板上，跑来的马匹一踏上了木板，就把照相机快门打开了。当用具有相应的和均匀的移动速度的装置，把这一连串12张和更多的连续性照片投影到屏幕上时，屏幕上就出现了马奔驰的图像。
爱迪生了解到，1886年，缪伊布里茨拍摄了许多走动的马、狗、鸟等题材的照片。在此之前，他已改用一架装有同支撑轮一起转动的干底板照相机进行拍摄，一秒中拍摄了12张照片，这是一种明显的进步。
爱迪生对缪伊布里茨的这些实验很感兴趣，虽然实验结果还不太完善，但爱迪生注意到一点：一定可以利用视觉的惯性现象来获得活动物体的图像。
爱迪生的助手之一乌·迪克逊是一个很热心的摄影爱好者，所以爱迪生就委托他设计出一架拍摄活动目标的照相机。爱迪生对他作了具体指导。
当时各种照相机差别不大，但仍可以挑选到最适合于这一目的的类型。助手迪克逊挑选了这一类型的照相机。1888年初，他拍摄了许多活动目标的照片，而且每一个画面的尺寸都不超过1.6×1.6毫米。拍摄出来的这些画面是这样的：其总和应构成所拍摄物体的动作的一个完整过程。
爱迪生与他的第二位妻子玛依娜在纪念碑前爱迪生对助手的这种解决方法并不满意，他又提出了一个新的任务：用快速拍照法来进行连续拍摄，这样就可以获得大量图像并通过利用视觉惯性现象的装置来观看这些图像。
虽然其它方面的工作极其繁重，但爱迪生还是积极地亲自着手研究这一问题。经过几个月的研究之后，爱迪生于1888年10月8日向专利局提出了这一初步装置的专利申请。他在申请书中对这一装置的作用作了如下叙述：
我正在实验一种机器，这种机器可以为眼睛制作像留声机为耳朵做的事情；这种机器能拍摄活动物体并放映出来，而且其形式也是既经济和实用而又方便。我把这种机器叫作活动电影放映机，即激动景物机。
爱迪生所运用的制作方法是把有连续性的一系列的图像，快速拍摄到位于圆筒或扁平盘上的呈连续不断的螺线状带上。这一过程与他所发明的用留声机进行录音的方法相似。值得注意的是，圆筒的转动是断续的，当圆筒不动时再进行拍摄。
圆筒表面应有一层感光层，圆筒的转动和停止都应与照相机快门的启闭同步，而且应当是自动的。在用固定不动的照相机的情况下，无论要使圆筒转动，还是要使圆筒作纵向位移，都要使用电动机操作，而不能用手操作。
爱迪生在对这些器械继续进行实验中得出的结论是：
采用如留声机那种能连续转动，而又能作连续纵向位移的圆筒是更加正确的；拍摄本身就应当是断续的，并且使用与人的眼睛的视觉惯性因素相一致的速度拍摄。
1891年5月20日，爱迪生的第一台活动电影视镜向公众展示，展示地点是新泽西州西奥兰治的爱迪生实验室。这种改装型的机器内装一台电动机，可使50英尺长的胶卷从供人们观看的放大镜下通过。
同年，爱迪生在美国又申请了活动电影放映机专利。但由于他没有在其它国家提出这一专利申请，以后出现了一些意想不到的后果。
虽然这台装置可容下50英尺长的胶片，可在当时所能生产的胶片没有这么长，因为第一台摄像机一次只能用几厘米长的胶片。
为了实现自己的目标，爱迪生需要寻找一个令他满意的长条胶片。他在柯达公司的创始人、被尊为“摄影王”的乔治·伊斯门那里找到了他所需要的长条胶片。
伊斯门开始出售赛璐璐做的底片，以代替感光板，命名为“伊斯门底片”。这正合爱迪生的口味。于是爱迪生立刻与伊斯门商谈，双方研究好底片的构造与大小，共同努力制造出更方便使用的胶片。
爱迪生亲自出马，伊斯门自然也是不负所望，他生产的胶片果然能满足爱迪生的要求，他们之间从此便建立起很好的合作关系。
一直困扰着爱迪生的长胶片问题终于在伊斯门的帮助下解决了。每幅影像起初只有半英寸大，后来爱迪生觉得太小，就改为一英寸半大小，中间画图占一英寸的地方，边上多余的地方留着穿打小孔，套在一种小轮的齿上，可以不致滑脱。放映时，快门迅速地打开，这时外边影像的光线便射在感光胶片上，接着胶片又被急速地向前拉过一段；这样连续地进行着，每秒钟可以拍摄出46个影像。
1893年，爱迪生建成了第一座电影摄影棚，即助手们称之为“黑马利亚”的电影制片厂。电影制片厂的四壁都涂上了黑颜色，因为当时人们错误地认为，在拍摄时必须消除其它光源的影响。
该电影制片厂从1893年到1894年，曾把女舞蹈家、技巧运动家、杂技演员和驯化动物等为题材拍制成影片。
1894年根据爱迪生的发明，美国成立了一个在商业方面进行研究的“活动电影放映公司”，并于1894年4月14日在纽约百老汇的大街开幕。各地都建立了“活动电影沙龙”。所有这些活动的电影机，都装有硬币自动投放装置。
爱迪生想，为使影片内容多样化，也不应只限于看半分钟影片。1894年夏季，“黑马利亚”电影制片厂拍摄了拳术家利奥纳尔德和库申格的，这就使用了三百五十多米胶片。
影片分四部来放映，每一部都可以由单独的活动电影放映机来放映。百老汇大街的活动电影放映机馆门口人山人海，只好请警察来维持秩序。这个影片的放映促使活动电影放映机的普及化，从而赢得了广大群众的喜爱。
1896年，爱迪生开始筹办一个配有银幕和阿尔马特放映机的影剧院。银幕的尺寸是七米长，四米宽。第一次给报社记者放映电影是在1896年早春，而从4月23日起就开始在先驱广场的音乐厅里公演。当时有个叫托马斯·阿尔瓦马特的美国人，制造了一个大型的早期电影放映机“维太放映机”。从此，爱迪生和阿尔马特的共同研究工作走上了轨道。
爱迪生在纽约的布朗克斯建设了一个大型电影制片厂，在以后的几年中，他也就成了美国最大的电影和电影设备生产者。1907年以后，美国成立了一个“电影专利有限公司”，该有限公司承认爱迪生的所有专利权，并加以使用。
1912年2月7日，爱迪生在纽约放映了有留声机配音的有声电影。经过改进的留声机有一个用琥珀油制成的圆筒，它出色地给由莎士比亚的悲剧《裘力斯·恺撒》改编的电影片断配了音。“会说话的”影片持续时间不超过八分钟。所以这种有声电影的放映在持续不少于一个小时的一场放映时间内只能是一个插入节目。
爱迪生费了很大力气来专门研究电影，因为他一开始就认识到电影在文化和社会生活中一定会具有巨大意义。爱迪生认为，电影将会被广泛地用于教育目的。爱迪生后来说，用不了20年，我们就可以用电影，而不是用书本来给儿童讲课。他不主张完全或部分取消课本和学校的教学形式，但他深信，引人入胜的直观电影教学会使学生最好的掌握知识。
爱迪生还适时地生产了一些小型放映机。以为美国有相当一部分人有时间又有钱，他们希望能在家里看电影。爱迪生为了降低影片的价格，拷贝是用小画面做的。他在1912年生产的一些影片，是标准的35毫米宽。
同年，爱迪生成功地创造出有声活动电影，把留声机和活动电影合二为一。他说：“我早就想把声和像合在一起，已经想了三十多年，现在终于成功了。”
在研究过程中，爱迪生感到最困难的是收取远处的细微声音，这就要求收音器就必须要特别灵敏，结果他又造出了采音器，凡距离40尺以内的大小音波，都能收取。
这台灵敏的采音器，连在高速照相器外面，就成为一架有声活动电影制片机。在制片时，演员一开始表演谈话唱歌，摄制人即摇动器柄，那么影像和声音，就同时制作完成。电影放映时，电影机和幕前的留声机通过电线相连，放映人员就可以操纵那幕前的留声机。同时打开声音和动作，配合得天衣无缝。
爱迪生对于电影摄像机、放映机的研究、制造和完善，又一次走上了技术上的成熟。