Begreppet rörliga bilder som underhållning var inte ett nytt under senare delen av 1800-talet. Magiska lyktor och andra apparater hade använts vid populär underhållning i generationer. Magiska lyktor använde glasskivor med projicerade bilder. Användningen av spakar och andra strider gjorde det möjligt för dessa bilder att "flytta".
En annan mekanism som kallas ett fenakistiskop bestod av en skiva med bilder av på varandra följande faser av rörelse på den, som kunde spinnas för att simulera rörelse.
Dessutom fanns det Zoopraxiscope, utvecklat av fotografen Eadweard Muybridge 1879, som projicerade en serie bilder i på varandra följande faser av rörelse. Dessa bilder erhölls genom användning av flera kameror. Uppfinningen av en kamera i Edison-laboratorierna som kan spela in på varandra följande bilder i en enda kamera var emellertid ett mer praktiskt, kostnadseffektivt genombrott som påverkade alla efterföljande rörliga bildenheter.
Även om det har varit spekulationer om att Edisons intresse för filmer började före 1888, stimulerade besöket av Muybridge på uppfinnarens laboratorium i West Orange i februari samma år Edisons beslut att uppfinna en filmkamera. Muybridge föreslog att de skulle samarbeta och kombinera Zoopraxiscope med Edison-fonografen. Även om uppenbarligen fascinerat, beslutade Edison att inte delta i ett sådant partnerskap, kanske insåg att Zoopraxiscope inte var ett särskilt praktiskt eller effektivt sätt att spela in rörelse.
I ett försök att skydda sina framtida uppfinningar lade Edison in en advokat till patentkontoret den 17 oktober 1888 som beskrev hans idéer om en anordning som skulle "göra för ögat vad fonografen gör för örat" spela in och återge föremål i rörelse . Edison kallade uppfinningen ett kinetoskop, och använde de grekiska orden "kineto" som betyder "rörelse" och "scopos" som betyder "att titta på."
Edisons assistent, William Kennedy Laurie Dickson, fick i uppdrag att uppfinna enheten i juni 1889, möjligen på grund av hans bakgrund som fotograf. Charles Brown blev Dicksons assistent. Det har diskuterats hur mycket Edison själv bidragit till uppfinningen av filmkamera. Medan Edison verkar ha uppfattat idén och initierat experimenten, utförde Dickson tydligen huvuddelen av experimentet, vilket ledde till att de flesta moderna forskare tilldelade Dickson den största kredit för att förvandla konceptet till en praktisk verklighet.
Edison-laboratoriet arbetade dock som en samarbetsorganisation. Laboratorieassistenter tilldelades att arbeta på många projekt medan Edison övervakade och deltog i varierande grad. I slutändan fattade Edison de viktiga besluten och, som "Wizard of West Orange", tog ensam kredit för produkterna från hans laboratorium.
De första experimenten på Kinetografen (kameran som användes för att skapa film för Kinetoskopet) baserades på Edisons uppfattning om fonografcylindern. Små fotografiska bilder fästes i följd på en cylinder med tanken att när cylindern roterades skulle illusionen av rörelse reproduceras via reflekterat ljus. Detta visade sig i slutändan vara opraktiskt.
Andras arbete fick snart Edison och hans personal att gå i en annan riktning. I Europa träffade Edison den franska fysiologen Étienne-Jules Marey som använde en kontinuerlig filmrulle i sin Chronophotographe för att producera en sekvens med stillbilder, men bristen på filmrullar med tillräcklig längd och hållbarhet för användning i en filmapparat försenade uppfinningsrik process. Detta dilemma hjälptes när John Carbutt utvecklade emulsionsbelagda celluloidfilmark, som började användas i Edison-experimenten. Eastman Company producerade senare sin egen celluloidfilm, som Dickson snart köpte i stora mängder. År 1890 samlades Dickson av den nya assistenten William Heise och de två började utveckla en maskin som exponerade en filmremsa i en horisontell matningsmekanism.
En prototyp för Kinetoscope visades äntligen vid ett kongress av National Federation of Women's Clubs den 20 maj 1891. Enheten var både en kamera och en kikhålsvy som använde 18mm bred film. Enligt David Robinson, som beskriver Kinetoscope i sin bok, "Från Peep Show till Palace: The American Film's födelse" sprang filmen horisontellt mellan två spolar, med kontinuerlig hastighet. En snabbt rörlig slutare gav intermittenta exponeringar när apparaten var används som en kamera och intermittenta glimtar av det positiva utskriften när det användes som en tittare, när åskådaren tittade igenom samma öppning som innehöll kameralinsen. "
Ett patent för kinetografen (kameran) och kinetoskopet (betraktaren) inlämnades den 24 augusti 1891. I detta patent specificerades filmens bredd som 35 mm och man tog hänsyn till möjlig användning av en cylinder.
Kinetoskopet avslutades tydligen 1892. Robinson skriver också:
Den bestod av ett upprätt träskåp, 18 tum x 27 tum x 4 fot högt, med en kikhål med förstoringslinser i toppen ... Inuti lådan arrangerades filmen, i ett kontinuerligt band på cirka 50 fot, runt en serie spolar. Ett stort, elektriskt drivet kedjehjul längst upp i lådan ingrep motsvarande kedjehål som stansades i filmens kanter, vilket således dras under linsen med en kontinuerlig hastighet. Under filmen låg en elektrisk lampa och mellan lampan och filmen en roterande slutare med en smal slits. När varje ram passerade under linsen tillät slutaren en blixt av ljus så kort att ramen tycktes frusen. Denna snabba serie av uppenbarligen fortfarande ramar dök upp, tack vare synfenomenets uthållighet, som en rörlig bild.