Het concept van bewegende beelden als entertainment was niet nieuw in het laatste deel van de 19e eeuw. Toverlantaarns en andere apparaten werden al generaties lang gebruikt in populair amusement. Toverlantaarns gebruikten glazen dia's met afbeeldingen die werden geprojecteerd. Door het gebruik van hendels en andere hulpmiddelen konden deze afbeeldingen 'bewegen'.
Een ander mechanisme dat een Phenakistiscope werd genoemd, bestond uit een schijf met afbeeldingen van opeenvolgende fasen van beweging erop, die konden worden gesponnen om beweging te simuleren.
Daarnaast was er de Zoopraxiscope, ontwikkeld door fotograaf Eadweard Muybridge in 1879, die een reeks beelden projecteerde in opeenvolgende fasen van beweging. Deze afbeeldingen zijn verkregen door het gebruik van meerdere camera's. De uitvinding van een camera in de Edison-laboratoria die in staat is opeenvolgende beelden in één camera op te nemen, was echter een meer praktische, kosteneffectieve doorbraak die van invloed was op alle volgende filmapparaten.
Hoewel er is gespeculeerd dat Edison's interesse in films begon vóór 1888, stimuleerde het bezoek van Muybridge aan het laboratorium van de uitvinder in West Orange in februari van dat jaar zeker Edison's besluit om een filmcamera uit te vinden. Muybridge stelde voor dat ze samenwerken en de Zoopraxiscope combineren met de Edison-fonograaf. Hoewel blijkbaar geïntrigeerd, besloot Edison niet deel te nemen aan zo'n partnerschap, misschien beseffend dat de Zoopraxiscope geen erg praktische of efficiënte manier was om beweging op te nemen.
In een poging zijn toekomstige uitvindingen te beschermen, diende Edison op 17 oktober 1888 een voorbehoud in bij het octrooibureau waarin zijn ideeën werden beschreven voor een apparaat dat "voor het oog zou doen wat de fonograaf voor het oor doet" objecten in beweging vastlegt en reproduceert. . Edison noemde de uitvinding een kinetoscoop, met behulp van de Griekse woorden "kineto" wat "beweging" betekent en "scopos" wat betekent "kijken".
Edison's assistent, William Kennedy Laurie Dickson, kreeg de taak om het apparaat in juni 1889 uit te vinden, mogelijk vanwege zijn achtergrond als fotograaf. Charles Brown werd de assistent van Dickson. Er is enige discussie geweest over hoeveel Edison zelf heeft bijgedragen aan de uitvinding van de filmcamera. Hoewel Edison het idee lijkt te hebben bedacht en de experimenten was begonnen, voerde Dickson blijkbaar het grootste deel van de experimenten uit, waardoor de meeste moderne wetenschappers Dickson de grootste eer toebedeeld kregen voor het omzetten van het concept in een praktische realiteit.
Het Edison-laboratorium werkte echter als een samenwerkingsorganisatie. Laboratoriummedewerkers kregen de opdracht om aan veel projecten te werken, terwijl Edison in verschillende mate toezicht hield en deelnam. Uiteindelijk nam Edison de belangrijke beslissingen en nam als de "Tovenaar van West Orange" de enige eer voor de producten van zijn laboratorium.
De eerste experimenten met de Kinetograph (de camera die werd gebruikt om film voor de Kinetoscope te maken) waren gebaseerd op Edison's concept van de fonograafcilinder. Kleine fotografische beelden werden achtereenvolgens op een cilinder bevestigd met het idee dat, wanneer de cilinder werd gedraaid, de illusie van beweging zou worden gereproduceerd via gereflecteerd licht. Dit bleek uiteindelijk onpraktisch te zijn.
Het werk van anderen in het veld bracht Edison en zijn staf al snel ertoe een andere richting op te gaan. In Europa had Edison de Franse fysioloog Étienne-Jules Marey ontmoet, die in zijn Chronophotographe een doorlopende filmrol gebruikte om een reeks stilstaande beelden te produceren, maar het gebrek aan filmrollen van voldoende lengte en duurzaamheid voor gebruik in een filmapparaat vertraagde de inventief proces. Dit dilemma werd geholpen toen John Carbutt met emulsie beklede celluloidfolievellen ontwikkelde, die in de Edison-experimenten werden gebruikt. The Eastman Company produceerde later zijn eigen celluloidfilm, die Dickson snel in grote hoeveelheden kocht. Tegen 1890 werd Dickson vergezeld door de nieuwe assistent William Heise en de twee begonnen een machine te ontwikkelen die een strook film blootlegde in een horizontaal toevoermechanisme.
Een prototype voor de Kinetoscope werd uiteindelijk getoond op een conventie van de National Federation of Women's Clubs op 20 mei 1891. Het apparaat was zowel een camera als een kijkgat met kijkgat dat een 18 mm brede film gebruikte. Volgens David Robinson, die de kinetoscoop beschrijft in zijn boek "From Peep Show to Palace: The Birth of American Film" liep de film horizontaal met twee snelheden horizontaal tussen twee spoelen. Een snel bewegende sluiter gaf intermitterende belichtingen toen het apparaat gebruikt als een camera en af en toe een glimp van de positieve afdruk wanneer het werd gebruikt als kijker, toen de toeschouwer door hetzelfde diafragma keek dat de cameralens huisvestte. "
Een patent voor de Kinetograph (de camera) en de Kinetoscope (de kijker) werd ingediend op 24 augustus 1891. In dit patent werd de breedte van de film gespecificeerd als 35 mm en werd rekening gehouden met het mogelijke gebruik van een cilinder.
De Kinetoscope was blijkbaar voltooid in 1892. Robinson schrijft ook:
Het bestond uit een rechtopstaande houten kast, 18 inch x 27 inch x 4 ft. Hoog, met een kijkgat met vergrootlenzen in de top ... In de doos was de film, in een doorlopende band van ongeveer 50 voet, rond gerangschikt een reeks spoelen. Een groot, elektrisch aangedreven kettingwiel aan de bovenkant van de doos maakte gebruik van overeenkomstige kettingwielgaten die in de randen van de film werden geponst, die aldus met een continue snelheid onder de lens werd getrokken. Onder de film was een elektrische lamp en tussen de lamp en de film een draaiende sluiter met een smalle spleet. Terwijl elk beeld onder de lens passeerde, liet de sluiter een lichtflits toe die zo kort leek dat het beeld bevroren leek te zijn. Deze snelle reeks ogenschijnlijk stilstaande beelden verscheen dankzij het aanhoudende fenomeen visie als een bewegend beeld.