電燈和留聲機是愛迪生的兩項最主要的發明。對電燈的研究工作，早在研究留聲機之前就開始了，但因為困難很多，直到留聲機問世之後才獲得成功。
當然，愛迪生並不是研究電燈的第一個人。早在19世紀初，就有人探索用電來照明。英國科學家戴維曾經發現，兩根相鄰的炭棒中間通過電流，會發出強烈的弧光。根據這個發現，他發明了弧光燈。他還發現，白金通過電流的時候，會白熱發光。這一發現，啟示後來的人發明了白熾燈。但因為當時電源問題沒有解決，所以電燈的研究工作受到了限製。1831年，英國科學家法拉第成功地設計出第一台發電機，從根本上解決了電源問題。自此，各國科學家又紛紛向電力照明的目標進軍。有的人研究弧光燈，有的人研究白熾燈，各種各樣、千奇百怪的電燈相繼問世，但真正有實用價值的卻少的可憐。
19年紀70年代，發明電燈的條件日趨成熟，就在這時，愛迪生參加了研究電燈的工作。一開始，愛迪生就要求自己發明的電燈結構簡單，使用方便，價錢便宜，而且無聲、無煙、無臭，對人體無害。他認為，弧光燈成本高，耗電多，光線刺眼，用作家庭照明不太適合；白熾燈造價低廉，光線明亮而又柔和，要研究電力照明就要向這方麵努力。
研究白熾燈，最大的難題就是玻璃泡裏那一截耐熱材料不好找。
愛迪生找來一根炭絲試了試，但一燒就斷了。
他拿起燈泡翻過來，倒過去，看個不停。他猛然想起：燈泡裏有空氣，空氣中的氧氣是助燃的。如果把燈泡抽成真空，沒有氧氣助燃，炭絲也許就不易燒斷了。於是，他叫助手白契勒拿來抽氣機，準備把燈泡裏的空氣抽盡再試。
他顫巍巍地先把炭絲裝進去，再把玻璃泡口封好，然後再呼哧呼哧往外抽氣。誰知一用勁，那炭絲又分家了。
斷了，就再換一根，再斷，就再換，終於製成了一個真空的炭絲燈泡。但這隻燈泡也隻不過亮了8分鍾，就熄掉了。
“拿白金來。”愛迪生希望這高熔點金屬能幫他的忙。白契勒從材料庫取來白金，用它做燈絲試了幾次，起色仍然不大。愛迪生又試了鋇、釕、鈦、鉬、銠、鋯等稀有金屬，但效果還不如白金。到底用什麼材料好？愛迪生日夜思索著。有時他回家吃飯，拿起一片麵包剛送到嘴邊，卻會突然像斷了線的木偶，忽然發起呆來。瑪麗喊他的名字，他都不覺察。直到他兒子達希悄悄走過去，把他的脖子一摟，喊道：“嗨！爸爸又在想發明啦！”他才把那片麵包塞進嘴裏。雖然愛迪生研製電燈已到了廢寢忘食的地步，但失敗卻像影子似的緊緊伴隨著他。他算了算他試過的耐熱材料，竟足足有1600種，但沒有一種是合乎要求的。
失敗對科學家來說，本是意料中的事，但對那些等著看笑話的人來說，卻成了可乘之機。試驗不斷失敗的消息透露出去了，原來對電燈研製工作持積極態度的報界立刻像變臉的小鬼，問罪之辭像傾盆大雨，沒頭沒腦地向愛迪生身上倒下來。一篇題為《愛迪生先生發明了什麼》的文章這樣寫道：“盡管這位感情衝動的青年發明家發表過許多銳不可當的談話，但具有高深造詣的電學專家仍然並不認為，愛迪生先生所走的實驗道路是正確的。”許多報刊斷言：“愛迪生研製電燈的宏願已成泡影。”
在那沉重的日子裏，愛迪生臉色灰白，頭發篷亂，鬢角上的青筋直跳。有人以為他快要被壓垮了。誰知他兩手插在褲袋裏，在實驗室裏踱了幾圈，思緒立即理清了：壞話讓他們說去，試驗必須在總結經驗教訓的基礎上重新開始。
他立即重新部署了試驗工作。
這一夜，愛迪生獨自留在試驗裏，徹夜未眠。忽然，他的手碰到了桌上的棉紗，他信手拿起來，漫不經心地看著。就在此時，腦子裏突然閃過一個念頭，便扯斷一截棉紗，放在爐上烤了五十來分鍾，烤得焦焦的，裝進玻璃泡裏，抽去空氣，進行試驗。結果好極了，他樂得眉開眼笑，比找到金礦還高興。
從第二天開始，愛迪生緊緊抓住這個轉折點，乘勝追擊。試驗結果，燈泡壽命由兩小時直線上升到13個半小時。愛迪生又改進了炭化方法，把一截棉線撒滿炭末，彎成馬蹄形，裝進陶土坩堝內，用高溫加熱之後，封在抽掉空氣的玻璃泡裏，這一回燈泡亮了45個鍾頭。
空前的成功使門羅公園充滿了歡樂。但愛迪生不僅沒唱沒笑，甚至連一句話也沒說。燈光一熄掉，他就把燈泡摘下來砸碎了，將兩截斷裂的棉線燈絲挨個兒放在顯微鏡底下檢驗觀察。白契勒走過來問他怎麼樣，他搖搖頭說：“不成，咱們還得另找材料。”白契勒聽罷，把舌頭一伸說：“亮了45個鍾頭，還不成啊！”愛迪生拍拍他的肩膀說：“差得遠哩，我的朋友。我希望它能亮400到1000個鍾頭，要是拿出去給大家用，那最好是亮1600個小時。”