Auteur de plus d'un millier d'inventions, il réalisa notamment le télégraphe duplex (1864), le phonographe et le microtéléphone (1877), la lampe à incandescence (1878). Il découvrit l'émission d'électrons par un filament conducteur chauffé à haute température, dans le vide (effet Edison, 1883), à la base du fonctionnement des tubes électroniques.
