1878年9月，爱迪生在去怀俄明州的归途，访问了在安东尼亚研究弧光灯的华莱士。华莱士很欢迎这位青年发明家的来访，让他详细地看自己研究的结果。
华莱士在爱迪生面前把他的“远距离发电机”连接起来，点亮了一盏弧光灯。
华莱士对爱迪生说：“要是这种弧光灯能像煤气灯一样，在家庭里普遍使用，那就很好了。爱迪生先生，你对这点有好主意没有？”
爱迪生很郑重地答道：“华莱士先生，你对弧光灯研究的成绩，真是了不起。可是，我想你的方向或许有偏差。我相信在电灯的创造上我一定能将你击败。我认为你的工作方向是错误的。”
爱迪生回到了门罗公园研究所，埋头研究电灯的问题。从1878年9月开始，门罗研究所成了研究电灯的战场。爱迪生是总指挥，有7个经验丰富的人做他的助手。
全世界的人们都在等待着爱迪生公布电灯发明成功的消息，而他也正在努力地改进。改进后的一种是利用玻璃管中热空气的膨胀作用，这一次比第一次的要完善多了。
爱迪生采用铂箔制成过一盏电灯，后来又把铂和铱磨成末，和泥土等不导电的物质相混合，试制各种光度的电灯。金属质粒发热时，其氧化物也变成导体而发光了。
爱迪生对这次研究付出了全部精力。他曾把炭棒和铂杆相对地放着，两者间的电阻非常高，因此便发出白色的光来。他在这灯的下面悬一些重物，这样炭棒就经常地和铂杆保持接触。但这种灯发出的光忽明忽暗，难以应用到现实生活中。
在研究铂丝电灯过程中，爱迪生曾实验给灯丝加上一层由氧化物或其他物质，特别是稀土族和碳的氧化物所制成的膜。
爱迪生经过长时间地潜心研究，用铂丝制成的白炽灯已经成功了，但由于铂的价格太高，不适宜于大范围地普及，不能普及的成果在爱迪生看来就算不上是成功的。
一天晚上，爱迪生留在实验室很晚，他顺手拿一块压缩的烟煤在手中搓着而头脑里还在想着别的什么，不知不觉地把手中的烟煤搓成一根细线。他望着这根细线突然想到，这也许就是电灯的优良材料。
爱迪生又拿起身边的一卷棉纱截下一小段，放在炉中熏了约1个小时，再把它装在玻璃泡里，抽去空气，而后把电流接上。这脆弱的棉线立即发出耀眼的光束，可是炭线经不住高电压的电流，不久就被烧断了。他把这断线放在显微镜下检查，发现经过碳化后的棉线变得异常坚硬，这个意外的发现使爱迪生兴奋起来。
爱迪生又开始热心地研究炭丝制作。研究记录簿上有这样的记载：
1月27日，工作了7个钟头，由于光的亮度太强，造成眼睛疼痛，不得不暂时停止工作。
次日的日志上，有这样的记载：
昨晚22时到凌晨4时，因为眼痛，感到非常痛苦，吃了安眠药后才入睡。
醒来时，眼睛已经好多了，到下午16时就不疼了。今天的光阴白白损失掉，真可惜。
在这期间，爱迪生的研究渐有进展。一天，爱迪生忽然喊住助手说：“赶快去买棉线，我要用它做灯丝。”
助手们听了，都露出没有把握的神色。心想连最坚硬的金属都受不住电流的热，细弱的棉线怎么能用呢？
“因为棉线不含空气，经过碳化后，一定比白金和油烟更能耐热。巴切勒，请你马上准备。”
整个晚上，爱迪生和巴切勒都在研究如何把棉线碳化，那真是一件需要耐性的工作。
他们将弯曲成发针形状的线，放进镍土里，使它固定后，再放进火炉里烘5个钟头，然后，从镍土里取出来使它冷却。
但拿出来一看，线就断了。他们总共花了一个晚上的时间，都没有成功。
第二天，又一直实验到晚上，共用掉了一卷棉线，才好不容易做成碳化棉丝。
“小心！可不要弄坏了。”
巴切勒就像用双手捧着宝贝似的走在前面，爱迪生紧跟在后面。但才走到工作室的桌子旁边，棉线又断了。
“再来试一次。”两人又回到研究所去工作，直到傍晚才做好，但正要接上导线的时候，又坏掉了。
经他们再三努力，终于把碳化棉丝装在灯泡里，并通上了电流。
“啊！亮了！”可是转瞬间，灯泡里面的碳化棉丝就断落了。
他放弃了用棉线的方法，试用木材的细条，接着又用稻草、纱纸、马尼拉麻绳、马鬃、钓鱼线、麻栗、硬橡皮、藤条、骨纤维，甚至人的胡须和头发等，把它们当做材料来实验，试图发现一种新的适合做灯丝的材料。
爱迪生先后用了近1600种材料进行了实验，但都失败了。
爱迪生决心要发明一种体积小、亮度大、寿命长、可任意开关的电灯。
经过深思熟虑，爱迪生发现灯丝过快地被烧坏可能是灯泡中留有过多的氧气所致。
于是，一天傍晚，在爱迪生和助手们成功地把碳化棉丝装进灯泡中之后，德国籍玻璃专家按照爱迪生的吩咐，将灯泡里的空气抽到只剩下一个气压的百分之一后封上了口。这为爱迪生提供了一个高度真空的条件。
当电流接通后，灯丝在真空状态下发出了金色的亮光！并且持续了45小时之后才被烧断。
这正是他们日夜盼望的情景。这一天也被历史永久地记载了下来：1879年10月21日。
1879年圣诞节前夕，研究工作基本告终：爱迪生的实验室、办公室、住所，还有几所住宅，都用上了电灯。在门罗公园所在地的四周，安装了大约20盏电灯。
这是世界上第一个白炽灯电照明设备，这个设备是从他那装有发电机的自备发电站获得能量的。
白炽灯的生产，当时只是在门罗公园实验室和工厂里进行，这就限制了大规模地进行照明演示，但是已经可以展出的那些东西，对于未来电照明的发展来说，是极其有益的和极其重要的。
爱迪生必须克服用以制造白炽灯用的易熔玻璃制造工艺方面的许多困难。灯泡被焊补住了，而且在整个使用期限内应保持高度真空。把灯丝两端连接到穿过玻璃而引入的电极上的问题也不是一件简单的事。
在爱迪生的众多研究项目中，改进灯泡是主要的研究内容。他对白炽灯不断地进行改进，大约持续了10年。
为了延长灯泡的寿命，提高灯光的质量，爱迪生想尽一切办法寻找适合制成灯丝的材料。到1880年5月初，爱迪生拿起记事簿算了算，他实验过的植物纤维材料共约6000种。虽然灯泡试制成功了，但他总觉得灯丝结构还不尽如人意，发出的亮光也不能令人满意。
有一天，由于连日的实验，爱迪生感到很疲倦，便回到自己的房间去休息，时间已经是清晨4时了。
“9点请帮我准备早饭。”他向佣人交代后，一躺下很快就睡着了。
过了一会，助手巴切勒也来吃早饭。他看到爱迪生躺在椅子上睡得正香甜，脸上立刻露出一抹诡异的笑容，心里不知道在打什么主意，来开爱迪生的玩笑呢。
巴切勒吃完饭，坐在椅子上休息。这时，时针正好指着9时，佣人便进来喊爱迪生。
但爱迪生翻了个身又睡着了，佣人便用力摇晃着爱迪生的身子。
“哎呀！请你轻一点好不好？内脏都要给摇晃出来啦！”
他一边说着笑话，一边起身坐在椅子上。趁着佣人去拿饭菜的几分钟，他又坐着打起瞌睡来了。
巴切勒就利用这个机会，很快地将自己吃过的碗盘，摆在爱迪生面前。
爱迪生醒过来，看到面前的空碗和盘子，心里想着：“原来我已经吃完饭了！”
他便像往常一样，点上一支雪茄，深深地吸了一口，心满意足地回实验室去。
当时，有人这样形容爱迪生：
假如，要在干草堆里找出一根针，他绝不以搜索这附近为满足；他会像蜜蜂那样勤勉地、在干草堆中一根一根寻找，非达到目的，绝不停止。
1880年的一天，爱迪生工作得累了，坐在研究所的大桌子前面休息。他无意中拿起桌子上放着的棕榈叶扇子，在手里摆弄。忽然，一个闪电般的念头掠过爱迪生的脑海。
他一下子拔下竹扇柄，大喊巴切勒。巴切勒来了，他便说道：“请你把这根竹棍子剖得细细的，马上碳化看看。”
实验的结果出乎意料的成功，比过去所实验过的一切物质成绩都要好，用显微镜实验的情形也很良好。
他立即命令部属摩亚，前往中国和日本寻找竹子。摩亚一到日本，便直入农村。一年竹、二年竹、三年竹，各种竹子都被拿来做实验，几百根的样品，被送到爱迪生研究所里。
爱迪生对于竹子做灯丝仍不能满意，于是他又发明了一种化学纤维代替竹灯丝，又把灯泡质量提高了一步。
以后，实验工作重新转向金属方面，最后才改用钨丝做灯丝。从此电发光的效率，比以前提高3倍，使用范围也空前扩大，逐渐遍及全世界。
