Il più grande contributo di Edison al problema dell'illuminazione elettrica è rappresentato dal design del filamento. Esaminò più di 6000 alternative in due anni per il materiale del filamento e spese $40.000 per condurre più di 12000 esperimenti.

Dopo aver testato sostanze provenienti da tutto il mondo, Edison si accorse che il materiale più efficace era il platino. Si trattava però di un materiale costoso che forniva un'efficienza limitata come filamento pratico. Infine, Edison decise di provare con un filo in cotone carbonizzato ricavato dalle macchine da cucire. La sera di domenica 19 ottobre 1879, Edison e i suoi assistenti diedero energia al filamento di cotone e attesero. Più di 40 ore dopo, il filamento era ancora attivo e Edison capì di aver finalmente risolto il suo problema.

L'invenzione della lampadina elettrica fu annunciata dal New York Herald il 21 dicembre 1879. Nelle settimane successive le azioni delle società di gas scesero enormemente mentre quelle della Edison Electric Company fecerò un balzo in avanti, raggiungendo i $3.500 per azione.

Le lampadine elettriche furono messe in vendita nel 1880; la prima introduzione a larga scala del sistema di illuminazione di Edison avvenne all'inizio del 1882 a Londra presso il viadotto di Holburn, mentre l'era dell'illuminazione elettrica alimentata tramite centrale municipale ebbe inizio il 4 settembre 1882 presso la stazione di Pearl Street a New York. Rispondendo a una domanda di un giornalista, Edison disse semplicemente, "Ho mantenuto le mie promesse".