1889年8月，愛迪生帶著妻子明娜橫渡大西洋，前往英法兩國訪問。這次出訪的首要目的是去參加在巴黎舉行的國際博覽會。在大洋彼岸，愛迪生受到了熱烈的追捧和隆重的接待。博覽會上，愛迪生是當之無愧的業界驕子。整個美國展館的展品，有四分之一出自愛迪生的公司。在博覽會大廳裡，高聳著一個由兩萬只白熾燈組成的四十多英尺高的模型。前來觀展的人們無不在愛迪生的發明成果前駐足不前，連聲讚歎。在法國，愛迪生所到之處更是受到了至高無上的待遇。一天晚上，他應邀去一家歌劇院觀賞演出時，法國總統特意將他請進了自己的私人包廂。著名的埃菲爾鐵塔的設計師古斯塔夫·埃菲爾專門邀請愛迪生到自己的辦公室參觀。
當愛迪生來到《費加羅報》的編輯部時，報社所有的人夾道歡呼……不過，對愛迪生本人來說，此行最大的收穫還是意外地得到了攝影機的設計靈感。8月19日，愛迪生應邀參加了達蓋爾公佈攝影術五十週年的慶祝宴會。在宴會上，愛迪生結識了法國攝影家埃蒂安尼·朱爾斯·馬雷博士。馬雷博士向愛迪生介紹說，自己設計了一種被稱為“攝影槍”的新玩意兒。愛迪生一聽眼睛都大大發亮了，他當即請求馬雷讓自己一睹為快。隨後，愛迪生去馬雷的工作室進行了實地檢視。所謂的“攝影槍”，構造並不複雜，就是由一塊圓形玻璃片和一個圓形金屬盤組成，盤上配有快門。攝影時兩個圓形物呈相反方向旋轉。此外，愛迪生還在那裡見識了一種連續顯示相片的裝置。
這一切讓愛迪生暗自吃驚，他沒想到在攝影技術上有人已經超前了這麼多，同時他也暗暗高興，因為他從中找到了研究的正確方向。於是，就在返回美國的航船上，愛迪生畫出了一張他所設想的攝影機的草圖。當愛迪生心滿意足地回到西奧蘭治時，迪克森也為他送上了一份驚喜。他們的研究有了突破性的進展，正迫不及待地要演示給愛迪生看呢。聽到這個喜訊，愛迪生來不及放下行李，直奔實驗室而去。影片開始放映了。只見迪克森出現在螢幕上。他煞有介事地衝著觀眾說道：“早上好，愛迪生先生，歡迎您回來。希望這臺電影留聲機能讓您滿意。”他的話音一落，愛迪生就帶頭熱烈鼓掌：“好樣的，小夥子們！勝利女神已經在向我們招手了！”
到了這一年的年底，活動電影攝影機已經初具雛形。它的主要部件是鋸齒邊膠片。透過一臺電動機的帶動，攝影機用鏈輪齒拉動膠片透過鏡頭和快門。鏡頭在影象上聚焦，快門快速地開閉。這樣，攝影機就在每一片膠片上拍下了一個動作，連貫起來就成為動態的畫面。愛迪生還發明瞭一種獨立的裝置來反映這些活動圖片。這個放映機看上去就像一隻櫃子。它的頂部有一個觀望孔，裡面是一個裝著電池的發動機。膠片就環繞在一排鏈輪齒上。1891年，愛迪生申請了活動電影放映機在美國的專利權。所謂智者千慮，必有一失。專利大王愛迪生當時竟然忽視了活動電影放映機在海外的專利申請，致使日後電影技術領域出現了群雄逐鹿的場面，而他的專利並沒有完全保護他的權益和地位。
1893年，在西奧蘭治實驗室和留聲機廠之間的空地上，矗立起一幢怪模怪樣的黑色木房子。它是一所長方形的建築，裡外都塗了一層黑焦油。最令人稱奇的是，它的底部裝有一個軸，使它可以像向日葵那樣，隨著太陽的方向變換角度。它的頂部還可以開啟，讓陽光直接投射到裡面。房子裡還裝設了鎂光燈和二十盞電弧燈，以備太陽光照不足時照明所需。這就是愛迪生建立的世界上第一個電影工作室。大家形象地把它叫做“黑瑪麗亞”。在這所房子裡，愛迪生的工作人員製作了許多電影短片。題材和形式五花八門。既有舞蹈家的翩翩舞姿、大力士的擴胸運動，也有拳擊手的比賽實況，甚至還有馬戲團的動物們的表演。
這一年的芝加哥世界博覽會上，愛迪生的活動電影放映機放映了他們拍攝的這些短片。前來看片的觀眾排成了長龍。看到絡繹不絕前來觀看的群眾，很多戲院老闆立刻意識到電影即將帶來的娛樂新浪潮。他們紛紛與愛迪生聯絡，要求獲得活動電影的經營權。1894年4月14日，阿爾弗雷德·塔特在百老匯大街建立了第一家放映活動電影的影院。法國一對精明的兄弟格雷·萊瑟姆和奧特韋·萊瑟姆抓住時機，成立了活動電影放映公司，從愛迪生手中購買了放映機後對外進行出租。由於這種放映機一次只能由一個人觀看，所以觀眾人數很受限制。兄弟倆提出了一個想法，就是將影像投到銀幕上，這樣就可以同時招徠一大批觀眾。
他們向愛迪生求助，希望他能解決這個問題。沒想到，一向喜歡創新的愛迪生這一次卻顯得有點“目光短淺”。他斷然拒絕了他們的提議。“不行。如果我們製造你們所說的這種銀幕投影機，那麼一切就都泡湯了。”愛迪生這麼答覆他們，“一旦投影機問世，那全美國大概只要十臺這玩意兒，就足夠所有的美國人把電影全部看完了。等待我們的就只有破產。我們可不能殺死下金蛋的鵝！”在愛迪生那裡碰了壁後，萊瑟姆兄弟並沒有灰心。他們建立了自己的實驗室，緊鑼密鼓地開始了研製工作。1895年4月，他們向公眾展示了研究成果，一種既可以做放映機又可以做攝影機的電影攝像機。
愛迪生得知這一訊息後公開表態說：“如果他們把這臺根據我的發明改裝的機器，還稱為活動電影放映機，那我就不加干涉。而且對於他們所做出的改進，我表示由衷的高興。但是假如他們給它另外換了名字，還以此到處招搖顯擺，那我對他們絕不客氣。要知道，這東西的專利權在我這兒。”儘管愛迪生表現出了強硬的態度，試圖捍衛自己在電影放映機方面的特權，但正是由於他當初的專利申請忽視了海外區域，給競爭者們留下了可乘之機。隨著二十世紀的到來，電影業風起雲湧，競爭激烈。各種裝置不斷推陳出新，電影院也如雨後春筍般在各地湧現。愛迪生意識到了來自銀幕電影的威脅。一向驕傲的他為了保持領先的地位，不得不屈尊買下了托馬斯·阿馬特的凸輪運動專利。
以使膠片制動和啟動更為靈活，解決了投影中的一個重要難題。接著，他又加快了有聲電影的研究。1900年開春不久，愛迪生邀請鄰居們來到他的鄉村俱樂部看電影，並告訴他們，他們將目睹一項電影的最新改進成果。當人們來到客廳裡時，發現那裡已經拉起了銀幕。等大家都入座後，銀幕上出現了一位身穿禮服的男人。起初大家並沒有看出這有什麼與眾不同之處。直到這個男人開口講話，大家才意識到，他的表情和他的聲音配合得是那麼天衣無縫。還沒等觀眾從驚愕中回過神來，更精彩的節目依次在螢幕上出現。先是一個小姑娘拉了一段優美的小提琴，接著，一個丰姿綽約的女人深情地演唱了《夏天的最後一朵玫瑰》。各種人物、各種聲響在螢幕上交替上演。
所有的人都驚訝得目瞪口呆。一個觀眾回家後繪聲繪色地向家裡人描述了他所看到的一切：“一個男的把盤子摔到了地上，你不僅能聽到盤子落地時的破裂聲，還能聽到碎片四濺時發出的細微聲響。後來一個號手吹響了起床號。還有狗跑了出來，它們汪汪狂吠，好像就要向你撲過來了……”有聲電影的探索初步獲得了成功。這一時期，電影的題材開始由單純的影象展示發展到了有故事情節的敘事片。1903年，愛迪生公司出品了一部名為《火車大劫案》的電影。影片描述了一夥歹徒的罪惡行徑。整部影片驚險刺激，特別是最後一個鏡頭，一個手持短槍的歹徒對準攝影機扣動了扳機。觀眾被嚇得當場尖聲驚叫，有的甚至從座位上跌到了地上。電影熱潮迅速席捲世界。