一個全新的創造——留聲機
愛迪生在30歲之前所發明的東西，從有關電信的機械開始，大半都是已經知道原理或是別人發明失敗的東西加以改良而使它實用化的，唯獨唱機是他創造的。
雖說愛迪生是第一台留聲機的製造者，但最初提出這一設想的人並不是他。攝影術的誕生，使許多富於想像的人們不禁探詢，既然能夠記錄圖像，為什麼就不能記錄聲音呢？
1839年，湯姆胡德在《每年笑聞》中寫道：「在這發明層出不窮的時代，當自動圖畫紙已經問世，可以用來複製可見物時，誰能否認將來會有人發明一種重述聲音的複寫紙呢？」此後40年左右，一個叫查爾斯克羅斯的法國科學家也曾提出過留聲機的設想。
1877年4月，克羅斯撰文描述了以人的聲音震動薄膜，薄膜在一塊塗有碳黑的玻璃上留下了震動細痕，然後用光蝕方法，將細紋印在金屬盤上，再用另一薄膜的附件在光蝕後的細紋上移動，這樣薄膜就重現了原來的聲音。由於克羅斯找不到財源，他無法進行試驗，只好將論文存在了巴黎的科學院。幾個月後，他和當時一位科普作家雷諾神甫談起了他的計劃，同年10月10日，《教區一週》雜誌發表了一篇署名為雷諾介紹克羅斯裝置的文章，並將這種裝置取名為留聲機。
又過了兩個月，因為獲悉大西洋彼岸的愛迪生也在進行這一試驗，克羅斯決定將自己的論文公佈於眾。次年，他又試驗自己的電話。他記錄當時的情況說：「我的腦子裡想的都是聲音振動理論和利用振膜傳送聲音的方法。所以，我很自然地想到：既然能打出可以再現電報機聲音的紙帶，那麼振膜的振動為什麼就不能記錄下來，再將聲音復原呢？於是我匆忙架起一台設備，將一張紙條從中穿過，並在穿紙的過程中喊了聲：『你好！』然後又把紙條抽出，我與巴切勒屏息靜聽。我們清楚地聽到機器發出了聲響，借助豐富的想像，就可將這聲響譯成：『你好』。這樣，我決定要進行下一步試驗。」
這次試驗的日期沒有記載。但在7月18日愛迪生的記事冊上還有另一段記錄，上面寫著：「x是在中心膜邊緣的橡膠膜，在靠近或處於嘴唇的位置時，發音使它產生振動，它將振波傳到中心膜，繼而傳向外層膜。由此，我們發出的輔音被增強，使聲膜震動起來——我們剛剛做完這樣一種試驗。[在註釋的下端還有這樣幾句話]用一帶有凸凹紋的膜緊貼蠟紙隨著發音作迅速摩擦。於是我們發出的『斯一、波一、嗑一、哥—』的聲音振動就被清楚地記錄在蠟紙上。毋庸置疑，據此將來我一定會十分完滿地儲存和再現人的聲音。」
長期以來，人們認為愛迪生想到留聲機的設計，是因為他的手指被一台試驗中的電報記錄機的振針刺痛後才產生靈感。這份記錄對傳統的看法是一個否定。
在整個後半個夏季，愛迪生都是在專心致志地改良他的電報記錄機。與此同時，他還在初步試探生產白熾燈的方式。雖然他也在思考自動記錄聲音的方式，但這項工作在他的日程表上只居次要地位。然而，這種形勢在11月份發生了巨大的變化。11月3日，《科學美國人》披露，羅莎培麗博士和馬雷教授成功地錄下了人的喉、唇和一部顎的運動。文章預言，將來可以借助電把這些運動記錄發送到遠方。
11月7日，E．H．約翰遜向《科學美國人》透露說，門羅公園實驗室已在考慮「一種非常大膽的設計，這種裝置將把人的聲音記錄在紙條之上，日後何時想用，便可以自動將聲音復原，並具有原來說話人的發音特點。」
該刊的編輯在一篇社論中推測不久將有這種裝置問世。在英國，《自然》雜誌轉載了這篇社論。也許正是這個原因使愛迪生改變了他的工作重點。
愛迪生對留聲機的設想是從1877年夏天開始的，但直到1877年12月初，愛迪生才將設計圖紙交給他的機械師設計。一天清晨，愛迪生起得很早。他興沖沖地走進辦公室，掏出一張批明工價18元的機械設計圖，交給一個叫約翰克魯西(John Kruesi )的助手，請他馬上試製出來。設計圖是這樣的：沿一金屬滾筒刻出螺旋槽。將滾筒裝在一個可從一端用搖柄轉動的軸上，滾筒亦可在軸上作平行移動。在滾筒的兩端均裝有振膜，每個振膜都伸出一支針可以移至滾筒的螺旋槽。
克魯西接過草圖百思不解其用，便問：「先生，這是什麼機械？」
「這是一台會說話的機器，請你趕快照圖樣做出來。」愛迪生把手一揮，急不可待地說。
這時卡門(Will Carman )也在場，他和克魯西一樣，不相信愛迪生的回答，他說機器是不會講話的，並且願意以一把雪茄作賭。克魯西也興奮地參加賭賽，他情願出兩元錢。愛迪生回答道：「我沒有帶錢，克魯西，可是我願意和你賭一桶蘋果。」
克魯西雖然不理解，他也只好跑到車間，照圖樣製作起來。等機器造好，已經是吃晚飯的時候了。機械師三步並作兩步地把它送到愛迪生那裡。
愛迪生看見機器和設計的完全一樣，非常滿意。12月6日，愛迪生的工作人員都在實驗室裡集結，觀察克魯西工作的結果。克魯西說此機必徒勞。廠中大多數人持懷疑態度，就連愛迪生本人，對於是否能成功地造成這架機器也沒有把握，他說：「我不相信這機器一定會成功，不過企望或者可得到一些消息。」
愛迪生將一片薄薄的錫箔卷在滾筒上，把振膜的針調好位置，對準纏在螺線起點的錫箔上。於是愛迪生搖起機器，開始向振膜講話。他背誦著抒情詩「瑪麗有只小羊羔，她的毛髮白如雪……」。大家還在旁觀。愛迪生從記錄機振膜上把針退出，將滾筒轉回原位，然後將另一振膜的針頭對準錫箔。
他再次搖動手柄。就在這時奇蹟出現了，機器發出了微弱，然而無疑是屬於愛迪生的聲音：「瑪麗有只小羊羔……」克魯西用德文驚嘆道：「我的上帝！」
「在我的一生中，從來沒有如此吃驚過。」愛迪生說：「大家也都感到驚訝。對於一試就成的東西，我總是放心不下。長期的經驗告訴我，這種東西還有許多缺點，離商業化程度還有一定距離；然而，成功無疑是擺在了眼前。」
當晚，愛迪生剋魯西兩人反覆試驗，想獲得較優成績。逐漸能使錫箔更平妥，搖柄與滾筒更穩定。每記入一歌一文，令其發音，使他們驚喜萬分。
1877年12月24日，愛迪生在華盛頓提出專利申請，翌年的2月19日獲批准，它所包括的內容是：將可由人聲或其他聲音震動的盤、振膜或其他物體與另外一部分材料連接，這部分的材料可由壓力、刻蝕或其他方法改變表面，從而能夠記錄下上述振體的運動痕跡。這種記錄下的痕跡，裝在第二個振動盤上，便會將振體的聲音重現。此外，這份專利書還提到了使用轉盤代替滾筒、使用熟石膏做模具，翻制原聲唱片以及其他一些改進措施。
愛迪生樂不可支，下面這段話最能代表他當時的心情：「我已有了許多項發明，但只有這個才是我的親生孩子，我急盼它快點成年，以便在我晚年盡點照顧瞻養之責。」實際上，這時的留聲機還需進一步改進。
愛迪生在申請專利這段時間裡，他與助手們對機器進行了多處小小的改進，製成了一系列的改進型留聲機。在改進過程中，愛迪生發現，可以用同一振膜記錄和放送。在記下振動痕跡之後，可用一喇叭狀物來擴大振膜上的聲波，這樣能加強音量。但是，儘管有了這樣的改進，滾筒仍不得不用手搖動，因此保持錄製速度的穩定性就是個問題。同時為了準確地再現錄下的聲音，播放時的速度還得與錄製速度保持一致。不久，他們便改用馬達驅動。重要的是滾筒，使用幾次就會磨去蝕紋，再播放就辨不出說的是什麼內容了。因此，對留聲機的改進，是愛迪生日後研究項目中的重要內容。
愛迪生的留聲機試驗成功以後，馬上向世界宣佈了這一新聞。在成功後的一週之內，他和約翰遜首先來到《科學美國人》在紐約的編輯部。該刊編輯比奇(F．C．Beach )先生在他的專欄裡寫道：「托馬斯•A•愛迪生先生最近來到編輯部，將一台小小的機器放在了我們的辦公桌上，然後轉動曲柄，機器就開始向我們問安，並問我們是不是喜歡留聲機，告訴我們它一切都很正常，還友善地祝我們晚上好。這些話，不僅我們可以清楚地聽見，連周圍聚攏來看熱鬧的十幾個人也能聽見。」
這時，各報界記者聞訊而來，都想探聽這奇特的消息。愛迪生一試再試，持續二三小時。從新聞記者到各色各樣的人，都擠到編輯室來，編輯室快給擠破了。大家擔心樓坍，決定停演。在1877年12月22日出版的《科學美國人》上曾有詳細的敘述。
