Das Konzept der Bewegtbilder als Unterhaltung war in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts nicht neu. Magische Laternen und andere Geräte wurden seit Generationen in der Unterhaltungsbranche eingesetzt. Zauberlaternen verwendeten Objektträger mit projizierten Bildern. Durch die Verwendung von Hebeln und anderen Hilfsmitteln konnten sich diese Bilder "bewegen".
Ein anderer Mechanismus namens Phenakistiscope bestand aus einer Scheibe mit Bildern aufeinanderfolgender Bewegungsphasen, die gedreht werden konnten, um eine Bewegung zu simulieren.
Darüber hinaus gab es das Zoopraxiscope, das 1879 vom Fotografen Eadweard Muybridge entwickelt wurde und eine Reihe von Bildern in aufeinanderfolgenden Bewegungsphasen projizierte. Diese Bilder wurden mit mehreren Kameras aufgenommen. Die Erfindung einer Kamera in den Edison-Labors, die in der Lage ist, aufeinanderfolgende Bilder mit einer einzigen Kamera aufzunehmen, war jedoch ein praktischerer und kostengünstigerer Durchbruch, der alle nachfolgenden Filmgeräte beeinflusste.
Zwar gab es Spekulationen, dass Edisons Interesse an Kinofilmen vor 1888 begann, doch der Besuch von Muybridge im Februar desselben Jahres im Labor des Erfinders in West Orange regte Edisons Entschluss an, eine Kinokamera zu erfinden. Muybridge schlug vor, dass sie zusammenarbeiten und das Zoopraxiscope mit dem Edison-Phonographen kombinieren. Obwohl Edison anscheinend fasziniert war, entschied er sich, nicht an einer solchen Partnerschaft teilzunehmen, und erkannte vielleicht, dass das Zoopraxiscope keine sehr praktische oder effiziente Methode zur Aufzeichnung von Bewegungen war.
In einem Versuch, seine zukünftigen Erfindungen zu schützen, reichte Edison am 17. Oktober 1888 beim Patentamt einen Vorbehalt ein, in dem seine Ideen für ein Gerät beschrieben wurden, das "für das Auge das tun würde, was der Phonograph für das Ohr tut" und bewegte Objekte aufzeichnet und reproduziert . Edison nannte die Erfindung ein Kinetoskop, wobei die griechischen Wörter "kineto" "Bewegung" und "scopos" "Beobachten" bedeuten.
Edisons Assistent, William Kennedy Laurie Dickson, erhielt im Juni 1889 die Aufgabe, das Gerät zu erfinden, möglicherweise aufgrund seines Hintergrunds als Fotograf. Charles Brown wurde Dicksons Assistent. Es gab einige Debatten darüber, wie viel Edison selbst zur Erfindung der Filmkamera beigetragen hat. Während Edison die Idee zu haben scheint und die Experimente initiiert zu haben, führte Dickson anscheinend den größten Teil der Experimente durch, was die meisten modernen Wissenschaftler dazu veranlasste, Dickson den größten Verdienst zuzuweisen, das Konzept in die praktische Realität umzusetzen.
Das Edison-Labor arbeitete jedoch als kollaborative Organisation. Laborassistenten wurden beauftragt, an vielen Projekten zu arbeiten, während Edison die Arbeiten in unterschiedlichem Maße überwachte und daran teilnahm. Letztendlich traf Edison die wichtigen Entscheidungen und machte sich als "Wizard of West Orange" die Produkte seines Labors zu eigen.
Die ersten Experimente mit dem Kinetographen (der Kamera, mit der Filme für das Kinetoskop erstellt wurden) basierten auf Edisons Konzeption des Phonographenzylinders. Winzige fotografische Bilder wurden nacheinander auf einen Zylinder geklebt, mit der Idee, dass bei Drehung des Zylinders die Illusion von Bewegung über reflektiertes Licht reproduziert wird. Dies erwies sich letztendlich als unpraktisch.
Die Arbeit anderer auf dem Gebiet veranlasste Edison und seine Mitarbeiter, sich in eine andere Richtung zu bewegen. In Europa hatte Edison den französischen Physiologen Étienne-Jules Marey getroffen, der eine fortlaufende Filmrolle in seinem Chronophotographe verwendete, um eine Folge von Standbildern zu erzeugen, aber das Fehlen von Filmrollen mit ausreichender Länge und Haltbarkeit für die Verwendung in einem Filmgerät verzögerte die erfinderisches Verfahren. Dieses Dilemma wurde durch die Entwicklung emulsionsbeschichteter Celluloidfolien durch John Carbutt behoben, die in den Edison-Experimenten zum Einsatz kamen. Die Eastman Company produzierte später einen eigenen Zelluloidfilm, den Dickson bald in großen Mengen kaufte. 1890 wurde Dickson durch den neuen Assistenten William Heise ergänzt, und die beiden begannen, eine Maschine zu entwickeln, die einen Filmstreifen in einem Horizontalvorschubmechanismus belichtete.
Ein Prototyp für das Kinetoskop wurde schließlich am 20. Mai 1891 auf einer Tagung der National Federation of Women's Clubs gezeigt. Das Gerät war sowohl eine Kamera als auch ein Guckloch-Betrachter, der einen 18 mm breiten Film verwendete. Laut David Robinson, der das Kinetoskop in seinem Buch "Von der Peepshow zum Palast: Die Geburt des amerikanischen Films" beschreibt, lief der Film horizontal zwischen zwei Spulen mit kontinuierlicher Geschwindigkeit. Ein sich schnell bewegender Verschluss gab intermittierende Belichtungen ab, wenn der Apparat war verwendet als Kamera und sporadische Einblicke in den Positivabdruck, wenn er als Betrachter verwendet wurde, wenn der Betrachter durch dieselbe Blende blickte, in der sich das Kameraobjektiv befand. "
Ein Patent für den Kinetographen (die Kamera) und das Kinetoskop (den Betrachter) wurde am 24. August 1891 eingereicht. In diesem Patent wurde die Breite des Films mit 35 mm spezifiziert und die mögliche Verwendung eines Zylinders berücksichtigt.
Das Kinetoskop wurde anscheinend bis 1892 fertiggestellt. Robinson schreibt auch:
Es bestand aus einem aufrechten Holzschrank, 18 Zoll x 27 Zoll x 4 Fuß hoch, mit einem Guckloch mit Vergrößerungslinsen in der Oberseite ... In der Schachtel war der Film in einem durchgehenden Band von ungefähr 50 Fuß umlaufend angeordnet eine Reihe von Spulen. Ein großes, elektrisch angetriebenes Kettenrad am oberen Rand des Kastens griff in entsprechende Kettenradlöcher ein, die in die Ränder des Films gestanzt waren, und wurde so mit kontinuierlicher Geschwindigkeit unter die Linse gezogen. Unter dem Film befand sich eine elektrische Lampe und zwischen der Lampe und dem Film ein Drehverschluss mit einem schmalen Schlitz. Als jedes Bild unter dem Objektiv vorbeiging, ließ der Verschluss einen so kurzen Lichtblitz zu, dass das Bild eingefroren zu sein schien. Diese schnelle Serie von scheinbar unbewegten Bildern erschien dank des anhaltenden Sehphänomens als bewegtes Bild.