愛迪生的門洛帕克實驗室，後被拆除，部分在迪爾伯恩被重建
愛迪生的主要發明诞生在紐澤西州的門洛帕克實驗室。它是世上第一個设立以专门用于技術革新和改善现有技术为目的的机构。雖然許多雇員根據他们的专业方向开展研究工作，并取得辉煌的成果，但在法律上大多發明专利歸愛迪生本人。愛迪生因發明燈泡名聲大噪。但在他1879年宣佈發明電燈前，亨利·戈培爾和約瑟夫·斯萬等工程師先後發明了燈泡。但亨利·戈培爾沒有及時申請專利。約瑟夫·斯萬於1878年早於愛迪生一年申請白熾燈專利，由於專利方面的爭議，和愛迪生發生官司之爭，後來法官判定約瑟夫·斯萬所申請的專利無效，為避免一場可能與約瑟夫·斯萬的法庭鬥爭，他和斯萬在英國建立了一家叫作Ediswan的合资公司銷售此發明。因此愛迪生嚴格來說只是改良了燈泡，並非真正的發明者。
愛迪生名下的大多数專利是公共專利，在愛迪生的一生中，被專利保護了17年的發明有電子、機械或化學製品，大約十二個是外觀設計專利，一個裝飾設計亦被保護了14年。但是大多數的發明不是完全原創的，而是改善已被發明但仍不完善的產品。少數原創的包括留聲機，留聲機專利是史無前例的第一個設備，能够記錄和回放聲音。愛迪生沒有發明第一個電燈泡，而是發明了第一個能實際應用於商業的白熾灯。幾個設計方案已由更早的發明者提出了，包括他從亨利·伍德沃德、馬修·伊凡斯、摩西·G·法馬、約瑟夫·斯萬、詹姆斯·堡文·連特西、威廉·索亞、漢弗里·戴維和亨利·高堡購買的專利。但是這些發明者的產品都有些缺點，像壽命極短、生產費用高等，僅適合來滿足實驗室测试。1878年，愛迪生應用了碳化的纤维细丝作为发光材料（英國發明家約瑟夫·斯萬在此之前已经使用），大大延长了灯泡寿命。愛迪生吸收了這些舊設計的优点，开始大规模制造灯泡。更早的發明者，亞歷山卓·伏打在1800年开创了电照明的先河，在實驗室，他用一根發光的導線示範了电可以用作光源，愛迪生将这一想法商业化，并且通過大量供应可以相對持久使用的電燈泡，将电照明的概念推广到到家庭和企業，並為電的生產和传输设计了一個完整系統。
威廉·約瑟·哈默，一位资深的电气工程师， 在1879年12月開始在愛迪生的公司作實驗員。他在電話、留声机、電路、鐵礦石分離器和電照明設備等发明中作出重大贡献，并且参与了其他产品和技术开发。然而，哈默主要是負責測試和紀錄白熾電燈設備。1880年，他被任命為「愛迪生燈」项目的總工程師。在他上任的第一年，工廠在總經理弗朗西斯·阿普頓（Francis Robbins Upton）領導之下造了5万盞燈。根據愛迪生的說法，哈默是“白熾電照明設備的先驅”。
門洛帕克实验室有可能负责愛迪生1874年發明的「四倍通信機」（可用同一根導線同時送四個信號通信機）的銷售。當愛迪生要求西聯匯款出价時，西聯匯款提供给他一笔远超预期金额的專利费：一万美元。「四倍通信機」是愛迪生试水从商的第一步。
輝煌的年代
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美国专利第223898号，電燈
愛迪生的留聲機錄音檔
1929年愛迪生背誦《瑪莉有隻小綿羊》的留聲機錄音。
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1878年，愛迪生在紐約與幾位金融家，包括J·P·摩根和Vanderbilt家族组建愛迪生電燈公司。愛迪生在1879年12月31日於門洛帕克做了白熾電燈泡的第一次公開演示。在1880年1月27日，他在美國为此发明申請了專利，他声称：“我們將使電變得便宜，只有富人會燒蠟燭。”[來源請求]
在1883年10月8日，美國專利局裁定愛迪生的專利是修改自威廉·索亞的工作，被判無效。訴訟繼續了幾乎六年，直到1889年10月6日，法官裁決愛迪生的专利是合法的。為避免一場可能與約瑟夫·斯萬的法庭鬥爭，他和斯萬在英國建立了一家叫作Ediswan的合资公司銷售此發明。
其他電燈發明者包括塞爾維亞發明家尼古拉·特斯拉，他想運用射頻從外部電極在特斯拉效應下发射的電波點燃無線電燈泡。他亦計劃開發以一根導線将能量由玻璃外殼重新聚焦回電燈泡的中心，再用中心「按鈕」散發白熾光點燃電燈泡。雖然特斯拉發明了螢光燈，但在這時間愛迪生的設計拥有更高的市场占有率。
愛迪生1880年得到了直流輸電系統的專利，这對電燈的發明非常地重要。第一座电站是1882年建于紐約的珍珠街發電站。在1882年9月4日，愛迪生在珍珠街發電站開啟了世界的第一個電能传送系統，这个系统提供110伏特的直流電（DC）給59名在曼哈頓中心的顧客。在1883年1月19日，第一個使用外部導線的規範化的白熾電燈系統在新澤西州的Roselle開始了服務。
碳精電極電話麥克風
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1877年至1878年，愛迪生發明并完善了碳精電極麥克風與響鈴接收器，这一发明直至20世纪80年代仍被应用於所有電話。在长时间的專利訴訟以後，1892年聯邦法庭裁定愛迪生而不是愛米爾·貝利納是碳精電極麥克風的發明者。20世纪20年代，碳精電極麥克風也用於無線電廣播和播音工作。
傳送方式之爭
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主条目：电流战争
1897年田納西州百年博覽會，以當時剛剛發明之電燈為裝飾。左方可見仿製的帕德嫩神廟
愛迪生與乔治·威斯汀豪斯等數家電力公司發生的競爭，初期因愛迪生對交流電危險的抹黑以及其他電力公司的技術不足而佔優勢，但後期乔治·威斯汀豪斯找上有著「交流電之父」之稱的尼古拉·特斯拉彌補了技術上的缺失，並靠著較低的成本贏下世博會的電力供應權。目前的電源供應系統分為直流（DC）和交流（AC）兩種，其中愛迪生為了點亮電燈先發明了直流電（DC），而在愛迪生手下工作的特斯拉則開發了交流電，但愛迪生始終不認同交流電系統，特斯拉出走後成立自己的公司但以失敗告終，窮途末路之境被乔治·威斯汀豪斯找上，從此愛迪生將特斯拉視為敵人。
因為直流電在長途傳輸下會不斷的損失，所以每隔一段的距離就要增設發電站，有著諸多缺點和限制，而交流電則可以通過變壓器升到非常高的電壓，用細導線輸送，再於目的地降低電壓給電力用戶。
為了打擊對手發明的交流電，愛迪生以交流電電死狗，甚至是用交流電處決大象，以讓大眾對於交流電產生危險的印象，最後甚至參與電椅的研發。然而，史上第一位受刑者威廉·凱姆勒卻因為電流不足，首次電擊仍讓其有呼吸，第二次電擊讓他的皮下血管破裂流血、身體著火卻仍然不死。直至第三次電擊威廉·凱姆勒才死去，但已是行刑後第8分鐘。一位在場目擊的記者形容這是「一個可怕嚇人的場面，遠比絞死還糟」。
工作伙伴
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法蘭克·J·史伯格，一個能幹的數學家和前海軍軍官，被愛德華·H·約翰遜于1883年招入愛迪生的公司。史伯格其中一個對愛迪生在門洛帕克實驗室的重大貢獻是擴展愛迪生數學方法（儘管大眾相信愛迪生並沒有使用數學，但记录他思想的記事本顯露他在數學分析上也是个精明人，例如，確立電光線系統的重要參量，包括電燈電阻，是全仗他老練地分析了「歐姆定律」、「焦耳定律」和經濟學。）愛迪生的成功经验是整體逼近代替归纳逼近：當现成的理論不存在的时候，通过大量实验获得经验。由1883年史伯格加入了專利 （页面存档备份，存于互联网档案馆）開始，那可能被认为是一種还原主义的分析方法，可能不再是愛迪生的思维模式。史伯格的重要分析貢獻，包括改正愛迪生主要和中央分佈供應系統，形成對此的反駁。1884年，其他地区的電的開發引起了史伯格的興趣，他離開愛迪生並開創了「史伯格電路和馬達公司」。不过，以後開發了許多電子發明的史伯格仍然信任曾一起工作的愛迪生。
另一位愛迪生的得力助手是尼古拉·特斯拉。他聲稱，愛迪生許諾如果他成功改進直流发电机设备便給他50,000美元，幾個月以後，當他完成了工作并且要求兑现时，愛迪生說：“當您成為一個完全的美國人，您將會欣賞美式笑話”[11]，特斯拉立刻辭職。這則軼事有疑点，因為特斯拉当时的薪金是每個星期18美元，而獎金换算成薪水要53年才能付清，而且这个数额差不多等于公司的创立资本了。特斯拉周薪25美元的要求被拒绝后，他才提出辞职[12]。雖然特斯拉之後接受了愛迪生獎，并且高度评价愛迪生是一個發明家和工程師，但是有些口是心非。在愛迪生死後，《時代週刊》对愛迪生的生活做了深入的报道，唯一的負面評價就是來自特斯拉，他說：
他根本就沒有什么愛好，所有娛樂概不关心，生活没有最基本的衛生准则。
他用的方法的效率非常得低，经常做一些事倍功半的事情，整體而言，我是一个很不幸的见证人，他如果知道一些起码的理論和計算方法，就能省掉90%力气。他无视初等教育和數學知識，完全信任發明家的直觉和建立在经验上的美国人感觉。
當愛迪生晚年时，曾在信件中声称他犯的最大錯誤便是與特斯拉交惡，但也明言兩者的鬥爭來自彼此的本質，這樣的本質使兩人成功、也造成兩人的反目。[13]