او با یک دیافراگم که دارای نقطه‌ای برجسته بود و بر روی کاغذ پارافینی به سرعت حرکت می‌کرد، این آزمایش را انجام داد. از این طریق، ارتعاشات صوتی و تلفنی نیز توانستند روی کاغذ دندانه‌گذاری شوند. بعد ادیسون جای کاغذ پارافینی را با یک استوانه فلزی که ورقه‌ای از قلع دور آن پیچیده شده بود جایگزین کرد. این دستگاه دارای دو واحد دیافراگم و سوزن بود: یکی برای ضبط و دیگری برای پخش. هنگامی که یک نفر درون یک دهانه کار گذاشته شده صحبت می‌کرد، ارتعاشات صوتی او به‌واسطه سوزن ضبط روی استوانه فلزی شیار می‌انداخت. ادیسون، طرح کلی این ماشین را به مکانیک‌اش یعنی جانی کروسی سپرد تا آن را بسازد که کروسی ظاهرا در عرض ۳۰ ساعت این کار را انجام داد. بلافاصله ادیسون این ماشین را با خواندن اشعار کودکانه به آزمون گذاشت: «مریم یک بره کوچک داشت.» و نتیجه کار حیرت‌انگیز بود، چون این جمله توانست ضبط و مجددا پخش شود.

اگرچه بعدا اعلام شد که تاریخ این رویداد مهم ۱۲ آگوست ۱۸۷۷ بوده، اما برخی از مورخان بر این باور هستند که این اتفاق احتمالا چند ماه بعد روی داد؛ زیرا ادیسون تا ۲۴ دسامبر ۱۸۷۷ هنوز اختراعش را ثبت نکرده بود. همچنین، از دفترچه یادداشت یکی از همکاران ادیسون یعنی چارلز باتلر این‌گونه به‌نظر می‌رسد که دستگاه گرامافون تا ۴ دسامبر هنوز ساخته نشده بود و در اصل کار اختراع این دستگاه دو روز بعد به پایان رسیده است. این دستگاه در اصل اختراعی کاملا بدیع بود. اگرچه یک نمونه ثبت شده دیگر از وجود چنین اختراعی در مقاله یک دانشمند فرانسوی به نام چارلزکراس به تاریخ ۱۸ آوریل ۱۸۷۷ وجود دارد. با این حال، تفاوت‌هایی میان ایده‌های این دو مرد موجود است و کار کراس فقط در حد یک نظریه باقی مانده بود؛ زیرا او هیچ مدل کاربردی از این دستگاه را تولید نکرده بود.

ادیسون اختراع جدید خود را به اداره علمی آمریکایی در نیویورک برد و آن را به کارمندانش نشان داد. به‌طوری‌که در تاریخ ۲۲ دسامبر ۱۸۷۷ چنین گزارش شده است: «آقای توماس ای. ادیسون به‌تازگی وارد این اداره شد و یک دستگاه کوچکی را روی میز ما گذاشت. هندل را چرخاند و این دستگاه شروع به احوال پرسی با ما کرد و از ما پرسید که آیا شما دستگاه گرامافون را دوست دارید و صمیمانه برایمان شب خوبی را آرزو کرد.» این اختراع بی‌نظیر بود و در چندین روزنامه نیویورک و سپس در روزنامه‌ها و مجلات آمریکایی گزارش آن به ثبت رسید.

شرکت گرامافون سخنگوی ادیسون در ۲۴ ژانویه سال ۱۸۷۸ تاسیس شد تا این دستگاه را به نمایش عمومی بگذارد و از آن بهره‌برداری کند. ادیسون ده هزار دلار به‌خاطر ساختن این دستگاه و ۲۰ درصد از سود فروش آن را دریافت کرد. این دستگاه به‌عنوان یک پدیده نوظهور، موفقیتی فوری کسب کرد؛ اما مشکل این بود که استفاده از آن برای عموم سخت بود. ضمن اینکه ورقه قلعی اطراف استوانه فقط برای چندین بار قابل استفاده بود. ادیسون در ژوئن ۱۸۷۸، هم به‌صورت عملی و هم به طرز رویاپردازانه‌ای، نحوه‌های استفاده ممکن از دستگاه گرامافون برای آیندگان را در مجله آمریکای شمالی به شرح ذیل توضیح داد:

۱- نوشتن نامه و همه نوع دیکته و نوشته بدون نیاز به یک تایپیست.

۲- کتاب‌‌های ضبط شده در گرامافون، برای استفاده مردم نابینا از آنها بدون هیچ مشکلی.

۳- آموزش سخنوری.

۴- پخش موسیقی.

۵- «ضبط خانوادگی»- ثبت گفته‌ها، خاطرات و غیره توسط اعضای خانواده با صدای خودشان و ضبط آخرین کلمات اشخاصی که در حال مرگ هستند.

۶- اسباب بازی‌ها و جعبه‌های موسیقی.

۷- برای استفاده کسانی که سر ساعت باید زمان رفتن به خانه یا وعده‌های غذایی یا غیره را اعلام کنند.

۸- مراقبت از زبان با ضبط و تکثیر دقیق شیوه بیان.

۹- اهداف آموزشی، از قبیل ضبط توضیحات ارائه شده توسط معلم؛ به‌طوری‌که دانش‌آموز بتواند در هر لحظه به آنها رجوع کند و همچنین ضبط دروس بر روی گرامافون برای جلوگیری از خطای حافظه.

۱۰- قابلیت اتصال به تلفن، به‌منظور ایجاد یک ابزار کمکی برای انتقال اسناد مهم و دائمی به جای دریافت مکالمات مبهم و زودگذر.

اما در نهایت تازگی این اختراع برای مردم از بین می‌رود و ادیسون برای مدتی کار در زمینه گرامافون را وامی‌نهد و در عوض تمرکز خود را معطوف به اختراع لامپ نوری می‌کند.

در نبود و خلأ حضور ادیسون در این زمینه، دیگران در جهت پیشرفت و بهبود بخشیدن به دستگاه فونوگراف گام برداشتند. در سال ۱۸۸۰، الکساندر گراهام بل برنده جایزه ۱۰هزار دلاری ولتا از دولت فرانسه برای اختراع تلفن می‌شود. بل از این اختراع خود در جهت ایجاد یک آزمایشگاه برای تحقیق بیشتر روی پروژه‌های اکوستیکی و برقی استفاده می‌کند. او در حین کار به همراه پسر عموی شیمیدان خود و همچنین چارلز سامنر تینتر، دانشمند و ابزار‌ساز، به پیشرفت‌هایی در زمینه اختراع ادیسون دست می‌یابند. آنها عمدتا با استفاده از موم به جای ورقه قلع و یک قلم شناور به جای یک سوزن سفت و سخت که به جای سوراخ کردن و دندانه انداختن، آن استوانه را برش می‌داد، این دستگاه را پیشرفت دادند. به این خاطر، یک امتیاز اختراع به نام بل و تینتر در ۴ مه‌‌سال ۱۸۸۶ ثبت شد. این دستگاه در اصل با عنوان گرامافون (به جای فونوگراف ادیسون) در عرصه عمومی به نمایش گذاشته شد.

در کل گرامافون یا فونوگراف وسیله‌ای بود که برای تولید مجدد صداهایی که قبلا روی صفحاتی ضبط شده بودند، مورد استفاده قرار می‌گرفت. گرامافون به درستی«نوازنده ثبت‌کننده» نامیده شد؛ چراکه صداهای مختلف را به منظور گوش دادن به آهنگ‌ها، خواندن شعر، گفت‌وگوها و مکالمات نمایشی و مواردی مشابه ثبت و ضبط می‌کرد. ایستگاه‌های رادیویی نیز از این وسیله برای ثبت کردن امواج رادیویی بهره می‌گرفتند. فونوگراف یا شکل پیشرفته آن یعنی گرامافون دو نوع است که عبارتند از:

  نوع اول که صدا را در یک شیار مارپیچ در سطح یک صفحه گرد پلاستیکی ذخیره می‌کند و همان‌طور که صفحه گرد روی فونوگراف با یک حرکت وضعی به دور خود می‌چرخد، یک سوزن روی شیار حرکت می‌کند و صداهای ضبط شده را به علائم الکتریکی تبدیل می‌کند و در نهایت برای اینکه صدا‌ها قابل فهم باشند، علائم الکتریکی مجددا به صدا تبدیل می‌شود.   نوع دوم صدا روی یک صفحه فشرده و متراکم به‌صورت عددی یا رقمی و با استفاده از فرورفتگی‌های ریز روی صفحه ضبط و ذخیره می‌شود. پرتویی از نور که شعاع لیزری نامیده می‌شوند به دیسک منعکس شده و درنتیجه فرورفتگی‌های روی صفحه شکسته و به ضربانی از نور و همچنین علائم الکتریکی تبدیل می‌شوند. سپس به قسمت سخنگو فرستاده شده و مجددا به صدا تبدیل می‌شوند.

البته دستگاه‌های مدرن کنونی، ساختمانی بس مفصل و پیچیده دارند. از این رو، مثلا می‌توانند «امواج صوتی» را به «جریان‌های برقی» تبدیل کنند. یعنی آنکه به وسیله امواج نوسان‌دار صوتی، جریان‌های نوسان دارالکتریکی پدید می‌آورند. سپس این جریان را نیز تقویت کرده به آهن‌ربایی منتقل می‌کنند که سوزن ضبط، برسر آن وصل شده‌است. آن گاه سوزن روی یک صفحه مومی گردش و با انداختن شیارهایی، صدا را در آن ضبط می‌کند. اکنون، برای شنیدن همان صدایی که قبلا روی صفحه پر شده، باید سوزنی را که در بازوی پیکاپ نصب شده، روی شیارهای صفحه عبور دهیم، به این وسیله بر بلورهای درون «پیکاپ» فشار آورده، بلندگو را تحت تاثیر قرار می‌دهند و آن‌گاه ارتعاش‌هایی را در هوا پدید می‌آورند که قادر می‌شویم صدای ضبط‌شده را بشنویم. اکنون صفحات گرامافون نیز در اندازه‌های مختلف و سرعت‌های مختلف تولید می‌شوند. تقسیم‌بندی آنها براساس قطر، سرعت بر حسب دور بر دقیقه و گنجایش آنها صورت می‌گیرد. همچنین کیفیت صدای ضبط شده آنها بر اساس کانال‌های صوتی مونو، استریو و کوادرافونیک از دیگر ویژگی‌های طبقه‌بندی آنهاست.