波士顿电学家这时已组织了一个相当大的团体，他们经常相聚，交换自己的意见和经验，有时还相互进行力所能及的帮助。不久，爱迪生就得到了波士顿著名的电工学家查理·威廉士的许可，在他的工厂里对自己的设计进行研究。1868年底以后，爱迪生的全部空闲时间经常是在威廉士的工厂里度过的。这一年，可以被认为是爱迪生的发明家生涯的正式开始的一年。他毕生研究自己的技术设想，并以一种经过精心研究而得出的适宜于采用的设计形式加以实现。他私人的家务事，总是被他放到次要的地位。爱迪生的生平活动可以分为三个时期，每一时期都有一定的特点。第一时期包括从发明活动的开始（1868年）到他在门罗园建立实验室和工厂（1876年）为止。第二时期（1876年～1887年）是他进行了极其重要的一些发明，并从此而被科学家、技术人员和广大的社会各界人士称之为“门罗园的魔术师”的时期。就在门罗园他用新原理和新方法开始并展开了自己的工作。第三时期（1887年～1931年）是最长的时期，这一时期他的工作都是在他西奥伦治市（新泽西州）内他所建立的工业化发明活动中心进行的。
爱迪生第一时期的活动，就是准备力量，积累经验，着手组织大规模的发明工作。在电报局供职，使爱迪生有机会实地研究这一领域，学会报务员工作，获得报务技艺高超的名望。他在这一时期所进行的一切发明，就其结构原理来说都与电报有密切关系。1868年他在波士顿工作，而1869年他就来到了纽约。他这时已获得了第一个发明即投票记数机的专利特许证，这种投票记数机可以大大加快计票程序，在投票时随时都可以准确地计算出“赞成”和“反对”的票数。爱迪生表示愿把这一机器供给美国国会，但他的建议未被采纳。尽管爱迪生第一次取得专利权的发明没有得到应用，而且也没有给他带来任何好处，但他还是毅然决定要继续从事发明活动，然而只限于在那些确实能够使他得到利益的领域里进行。
在纽约，爱迪生曾在交易所一片混乱的困难时刻运用了自己电报学方面的知识，修理了损坏了的交易所黄金行情标示机。在顺利完成了这一任务之后，“布劳德大街劳斯黄金行情标示公司”给爱迪生提供了固定工作，因为他在紧要关头使这个商行免遭破产。
爱迪生不想再继续当一名普通的电工技师。他为了求得独立自主，总想自个儿办一个企业。他在空暇时，致力于改进交易所行情标示机。他成功地把这一种标示机改造成能打印出字码的机器。劳斯公司被一个搞竞争的同行“黄金股票电讯公司”所吞并。该公司经理姆·勒斐兹用为数40000美元，从爱迪生那里买来了使用这一发明及其他某些发明的专利权，其中包括一种可以从一个中心把所有发报机发出的读数都转换成零的仪器，这对于检验各发报机是否正常工作是很重要的。这一交易使爱迪生能够再从事某些新的发明。为了生产所发明出的各种仪器，爱迪生和弗兰克利翁·列奥纳尔德·鲍普以及（电讯报）杂志的编辑约翰·艾希礼一起组建了一个电学技术和电学咨询处。卖交易所行情自动记录机所得的款项，能够购买某些用来生产仪器的机器设备。这就促使爱迪生建立一个他自己曾在纽瓦克市（新泽西州）所开办过的那样的工厂，以接受订货。订货踊跃，业务扩大，工厂定员增加到150人。在爱迪生的助手中出现了一些多才多艺的机械专家：约翰·克留济、济掐蒙德·伯格曼、济格蒙德·舒克尔特、约翰·奥特。
根据美国自动电报公司的建议，爱迪生致力于改进英国人约翰·利特尔的自动装置，这种装置可以充分利用电报传送能力和提高电报线路利用率。爱迪生彻底改造了这一装置，使它达到了能够用字母记录电文的水平，使它适于在商业上使用。试验得到成功，但在美国没有得到推广。爱迪生因而没有从这次发明中得到物质利益。所以爱迪生就到英国（1873年）去演示经过改进的这种装置，试验很成功，但爱迪生还是没有从中得到物质利益。
在研究改进利特尔装置过程中，爱迪生需要为记录机弄到比较结实的纸张，以便拍发电文和接收电文。这一装置中的纸带应该快速移动。爱迪生对各种纸作了各种各样的试验，其结果是石蜡纸最适合使用。有几名助手其中包括他的未婚妻斯季尔韦尔·梅丽，都参加了这些试验。
1871年圣诞节，24岁的爱迪生结了婚。据说，结婚那天他因为埋头实验，把举行婚礼的时间都忘了。
也是在这个时期，从休伦港家中来了一封电报：妈妈去世了。
这个消息令爱迪生非常难过。妈妈去世了，曾经引导他进入科学世界的最好的老师，世界上最好的妈妈，没见上他一面，便离开了这个世界。
他日夜兼程，赶回家乡。在妈妈的墓地前，爱迪生默默地低着头。妈妈不仅给了他生命，而且教育了他，培养了他。在他退学时，妈妈没有责怪他，一直鼓励他，理解他，帮助他自学。在他小时候因为做实验而闯祸时，妈妈从来没有责怪过他，而是耐心地教导他。在他12岁开始独自一人出外谋生时，妈妈在他身后一直关注着他，妈妈就是他的强大后盾。是妈妈的爱和理解保护了他又动脑筋、又动手的天性，这对他的发明创造无疑是极大的帮助。没有妈妈，就没有我们今天所熟悉的发明大王——爱迪生。
爱迪生在妈妈的墓碑前暗暗地发誓：一定要再发明些大众需要的东西，来报答妈妈的养育之恩。
妈妈对爱迪生的期望没有落空。1872年到1875年短短几年中，爱迪生经常是睡在实验室里，很少回家，废寝忘食地工作，先后发明了自动电报机、四重发报机，还和别人合作完成了世界上第一台英文打字机。
1874年秋，爱迪生一直研究的四重发报机终于与大众见面了。为了检验其性能，爱迪生决定在纽约和另一个城市之间进行测试。好像上天想故意考验这件“作品”，实验那天是个大风暴天，这给实验带来了困难。
“要么改日再试吧？”有人向爱迪生建议说。
如果换了别人，也许会改日进行，新发明毕竟还很“脆弱”，万一它经不住考验，不就前功尽弃了吗？但爱迪生坚持按原计划进行。他认为，一个成功的“作品”应该是不受气候影响的。
为此，他做了周密的安排。他选派了最出色的电报员执行这一不同寻常的任务，并叮嘱他们：“你们是最出色的电报员，如果遇上风暴天，千万不要慌。”
实验伴随着风暴开始了。爱迪生虽然嘴上那么说，可心里也敲着小鼓，毕竟它是新鲜事物。渐渐地，爱迪生一直紧皱的眉头松开了，四重发报机依然清晰、迅速、准确，它没有受风暴的影响，完全经受住了考验。
观看的人们脸上都露出了笑容。实验一结束，爱迪生立即忍不住紧紧地拥抱了两名电报员。
青年发明家爱迪生在电信领域崭露头角，大显身手。
电话机的改造
1876年托马斯·爱迪生迁居到门罗巴克公园，在以后的10年中，这个村庄已为全世界所熟知。北美合众国的这个小小角落很快就成了吸引全世界的学者、演员、艺术家、实践工作者的中心。
爱迪生在他一生中都保持了青年时代的散漫而无规律的自由生活习惯。他的全部生活，他的全部力量都集中于一个目的。这个目的就是工作，就是专心致志搞发明创造。
爱迪生在门罗公园做的第一项工作就是电话。
电话的发明，也和其他许多重大发明一样，不能完全归功于某一个人。
我们应该当承认亚历山大·格雷厄姆·贝尔是电话的发明者。贝尔（1847~1922）是英国人，他一生的大部分时间是在美国度过的，曾在波士顿任教授。贝尔经过5年的顽强工作，终于制成了可以实际应用的电话，以后，又不断改进它。
1876年3月7日，贝尔的申请经过审核，承认了其发明权并准予登记。但是，在贝尔和格雷之间发生了长期的诉讼案。只是到了1888年，美国最高法院终于肯定了贝尔的新发明具有优先权。
爱迪生于1876年迁至门罗公园时，贝尔正好在这一年获得了电话机的专利权。爱迪生在他的新实验室着手解决第一批问题之一，就是改善贝尔的发明。
要在商业方面采用贝尔电话还存在的因难，这就是传送过来的电话声音微弱，并由于种种原因电话线里有不相干的噪音。
最大的不便之处是不能把听筒和发话机联接在一个筒上。必须一会儿把听筒送到嘴边，一会儿又送到耳边。正在说话的人听不到对方声音，听话的人不能答话。
贝尔继续为改善自己的电话机而努力工作。他向西方联合公司建议，出让自己的专利权，但遭拒绝。贝尔一步步地改善自己的电话机并获得了金融界的支持。对电话发明的兴趣逐渐增强，许多企业开始以电话通讯代替电报通讯。贝尔的背后，有一个大工业公司组织起来了。
西方联合公司感到电话与电报竞争的威胁并且看到电话的发展前途日益宽广，便去找爱迪生，答应他在5年之内，由公司给他每周150元，以获得首先使用在电话方面做出的新发明的权利。因为他在纽瓦克时已开始进行这方面的一些试验，而在门罗公园又大大向前推进了这些试验，所以爱迪生高兴地接受了这个建议。
爱迪生所做的改善工作，从电话的原理了解开始。
送话器和电话是借助于电流把人的声音传送到任何距离去的主要机器。为了把声波振动传送到远距离，首先必须把声波振动转变为电流振动。这项任务是由送话器执行的。这样一来，送话器就成为传声器了。传声器是由装满碳黑的金属盒制成的，盒盖是由用硬碳制成的薄片（薄膜）。在薄膜振动时，送话器里的电流性质也在变化。比如，在炭精送话器里，薄膜对与它接触的炭粒压力发生变化时，联接送话器的电路抗阻也在变化。联接送话器的电路抗阻变化使电路的电流发生变化。电流的这些变化恰好与声波施加于薄膜上的压力变化相符并作用于电话和磁体。电话是接收器，它由薄膜（形状像一个小圆铁片）和磁力系统构成。这两件装置——送话器和电话——是由铜线联接起来的，沿着这些导线传送电流。
电流的变化作用于电话的磁体。磁体对薄膜的吸引力一忽儿强，一忽儿弱，并使它振动。这些振动与送话器薄膜的振动完全符合，耳朵可以听到声音。所以整个说来，我们接触到这样一个过程：声音通过电流又变为声音。
爱迪生在成功地设计出可以实际应用的第一个炭精送话器之前付出了不少劳动，因为这个送话器并非一次就能制成的。他曾试验过用水、海绵、湿纸、毡、石墨薄膳等作为送话器盒的填充料，但结果均不佳。爱迪生一连数月继续进行试验。有一天，爱迪生看到煤油灯罩上的烟炱，便想用烟炱做试验。最初几次试验结果不错，采用了纯炭精解决了何题，声音扩大了很多。爱迪生制出了第一个可以实用的电话受话器。但并非所有问题都解决了。
最初制成的送话、受话器有着很弱的抗阻。谈话在这些送受话器中电流波动更减弱了。因为爱迪生做出一件新发明而有了很大改进：在电话中安装了一个感应线圈（变压器），把送话器电路的低压电流改为高压交流电，从而轻而易举地克服了导线的抗阻现象。
由于采用感应线圈，传输功率大大增强。这次改进使得建立长途电话通讯成为可能，并给电话技术的发展奠定了基础。
由于爱迪生所做的各项改进，贝尔电话的声音扩大了。采取这些措施后，电话事业迅速发展起来了。布达佩斯的西奥多、普斯加斯首先建议成立中央电话局。到处都在建立中央电话局连接的电话网。各电话公司竭尽全力要把人的声音在技术上可能达到更遥远的地方去。
西部联合公司买下了爱迪生的各项专利权，以便用来与成立于波士顿的贝尔企业进行竞争。
爱迪生把自己的发明权以10万元售予西部联合公司，他向这个公司建议于17年内分期付款，每年支付6千元。后来，爱迪生提到此事时说到“我的功名心比手中的钱多再多。我知道，如果这笔钱一都交给我，我会一次全部都花在试验上，之所以我要这样安排，就是为了在17年内，保证在生活上不致遭遇太大的困难。”
在英国使用电话的人逐渐增加，爱迪生委派古罗上校（搞自动电报时期的老搭档）去那里担任代理人，成立了专门的公司，准备好大量电话机。
爱迪生想到的不是自己究竟能拿多少钱，而是只要以后能有足够的经费，保证他安心地做实验、搞创造发明就够了。他从来不在钱的问题上与人计较，他在乎的是能否为人类创造出有用的东西。这也是这个伟大的发明家的高尚之处。
爱迪生的新式电话音响效果特别好。因此，在市场上备受欢迎。没成想，这一发明却又引起了爱迪生与贝尔之间的一起纷争。
原来，贝尔创建了贝尔电话公司，生产并出售他自己发明的电话，市场一直看好。可是，爱迪生经过对电话的改造，也将其产品推向了市场。这样两个人之间不可避免地产生了矛盾。
在彼此的“交战”中，爱迪生曾在公开场合说过：“我研制这台设备并不是想和贝尔的电话对着干……”他想与贝尔言归于好，他认为改造电话机是为了更好地为大众服务，而不是为了与贝尔争什么。但是他们俩之间还是没有避免正面交锋。