爱迪生现在可以自己做主了。作为工长，他掌管着那幢4层楼的工厂里大约50多名计件工人，但工艺是另一件让他费尽心血的事。他在顶楼建起一个实验室来，装备上最新的科学设备以继续他的发明。他从纽瓦克乘渡船去听设在曼哈顿的库珀联合学院（Cooper Union）有关化学的课程。他做过大量的研究。他的一位同事描述说，看见他6个星期在椅子上吃饭睡觉，读完了一堆从欧洲寄来的5英尺高的化学杂志，写了一卷摘要，做了几百次实验。最重要的是，他在19世纪70年代初结识了3个使他从一个发明家转而成为创新者的关键人物。他们是：查尔斯·巴奇勒，英国的一位纺织机械师；约翰·克鲁齐，瑞士的一位制表匠；爱德华·约翰逊（Edward Johnson），一位健谈的铁路工程师和电报工程师。爱迪生与知识分子们的伙伴关系要比与投资和制造业主们的伙伴关系持久得多。3个人都忠诚地和他相处多年。巴奇勒把爱迪生粗糙的略图变成精确的绘图，克鲁齐制作准备申请专利的模型，约翰逊则负责安排专利申请、签合同和造工资表。

爱迪生天生就对他需要来刺激并实现其丰富想象力的人很友善，他的发明工作被这种本能弥补得天衣无缝，而那些合适的人才都像飞蛾一样被他富于创造精神的火光所吸引。他1872年2月的日记上有100多幅草图，在巴奇勒和克鲁齐的帮助下仅在那一年他就获得了34项专利。如果完成了一项发明，就“不再去管它而又去进行其他的发明；我会想起我要做的最重要的事情，那么我会把其他的事放在一边，等做完这件事后再回头去做其他的事”。还是在这个2月，一张技术图纸中间有一小段潦草而又令人感动的字：“玛莉·爱迪生太太，我最心爱的妻子不能发明，我一点也不在乎！”两周以后，在情人节那一整天，他反复地说道：“我的宝贝妻子不能发明。”没有人清楚24岁的爱迪生希望在他1871年圣诞节娶的温柔而端庄的妻子玛丽·史迪威（Mary Stilwell）身上要发现什么。当时她16岁，有着一头金发、身材高挑，相貌美丽。玛丽是纽瓦克一个锯木工和发明家的女儿。最初她是被雇来为爱迪生在电报纸带上打孔的，爱迪生说他的耳聋帮助了自己——“这使得我有借口更靠近她一些”。但是，尽管感情真挚而丰富，他还是不能让心思远离工作。婚礼那天，他还急急忙忙跑回工厂去弄那些出了故障的股票自动报价机，大约晚宴时才回来，半夜时也这样。他的笔记中明确透露出他对每天晚饭时不能讨论变阻器的失望。可怜的玛丽很快就变得很孤独，身体也开始发胖了，经常大口吃着巧克力；而废寝忘食的纽瓦克四人组每天也都是工作到凌晨才回家。

爱迪生在作为自由发明人和制造人的5年时间扩展了他的发明范围，同时也增强了他主宰自己命运的决心。四重电报机的发明达到了一个高潮，一条线可以同时收发两封电报。他发明最常用的方法如同隐喻似的——通常是建起他自己明白的东西或使其形象化，从而让自己“看见”抽象的办法。对于四重电报机来讲，根据引入不同频率的4股电流的设想，他建了一个水流装置，“以四重电报系统设计的线路和开关的样式”用一个水泵使液体来回地通过管子和阀门。