Инвесторы «Эдисон Электрик Лайт», однако, отказались вкладывать в дело те несколько миллионов долларов, которые запрашивал Эдисон для начала массового производства и продажи на рынке электрических установок и аксессуаров к ним. Они хотели продавать лицензии третьим лицам и получать с таких сделок проценты, а не решать сами разнообразные проблемы при запуске производства. Инвесторы знали, что нужно еще разработать огромное количество компонентов, например новые паровые и динамо-машины, и, кроме того, множество видов дополнительных элементов, включая изоляторы.
Эдисон отдавал себе отчет: он сможет воплотить свою мечту и остаться на лидирующих позициях в том секторе, куда уже стали проникать сильные конкуренты, только если спроектирует и построит сам все необходимые элементы для установки домашнего освещения, вплоть до самой мелкой детали. И вот в 1880 году, в возрасте 33 лет, он рискнул поставить на это все свои деньги. Эдисон, со своими сотрудниками Джонсоном, Бэчлором и Эптоном, выступавшими в качестве миноритарных акционеров, превратил старый сарай поблизости от Менло-Парка в фабрику по производству электрических лампочек. Вместе они основали в Нью-Йорке компанию «Эдисон Машин Воркс» для производства ламповых патронов, выключателей, предохранителей, цоколей и, уже во вторую очередь, динамо-машин. Впоследствии была создана компания «Эдисон Электрик Иллюминейтинг», которая специализировалась на освещении домов и улиц Нью-Йорка от большой электростанции. Увидев определенные успехи изобретателя, главные банковские финансисты, а также железнодорожные и телеграфные инвесторы на сей раз согласились вложить в фирму свои капиталы. Полный энтузиазма и энергии, Эдисон переехал в Нью-Йорк, чтобы приняться за трудную задачу электрификации города.
В феврале 1881 года Эдисон приобрел роскошную виллу в четырех остановках от Пятой Авеню (одного из самых престижных районов Нью-Йорка), собираясь устроить там свою штаб-квартиру и выставочный зал для презентаций своих новых изобретений. Электрическая система освещения этого здания в дальнейшем стала образцом тех, которые устанавливались в жилых помещениях, начиная с резиденций самых могущественных семейств Вандербильтов и Морганов.
В 1883 году Эдисон совершил открытие физического эффекта, который считается его единственным собственно научным достижением. Несколькими годами ранее он заметил, что внутренняя поверхность стеклянной колбы лампочки накаливания чернеет и что это явно происходит из-за осаждения на ней угольных частиц нити накаливания. Поскольку срок службы и яркость свечения лампочек под воздействием данного явления снижались, изобретатель попытался найти объяснение такому перемещению частиц с нити накаливания на внутреннюю поверхность колбы. Обнаружив, что частицы улетают только с части нити, подсоединенной к отрицательному полюсу лампы, Эдисон в 1882 году разработал лампу со встроенным в нее электродом, который должен был притягивать летящие частицы. Модель очень напоминала вакуумные трубки с двумя электродами (диоды), появившиеся значительно позже. В 1883 году Эдисон открыл, что электричество стабильно течет через вакуум внутри лампы, и отметил: интенсивность движения тока пропорциональна температуре раскаленного проводника, или, иными словами, световой отдаче лампы. Воспользовавшись данным явлением, изобретатель запатентовал устройство, которое могло регулировать напряжение, и предположил, что с помощью такой регуляции можно создать звуковой телеграф. Ни Эдисон, ни его современники не знали: в этой примитивной вакуумной трубке освобождаются электроны раскаленного катода и через вакуум текут к положительному электроду (аноду), замыкая тем самым цепь. Об электронах вообще никто не знал до 1897 года, когда британский физик Дж. Дж. Томсон (1856-1940) ввел это понятие и доказал их существование, изучая как раз так называемый «эффект Эдисона». В то время результаты Эдисона были с интересом восприняты научным сообществом, удивленным тем фактом, что ток может проходить через вакуум. Этот первый «электронный» прибор в дальнейшем обеспечил возможность появления таких аппаратов, как вакуумные лампы, телевидение, радары и многие другие устройства новой технологической эры.