研究“谐波电报”。当时，著名发明家伊莱沙·格雷也在研究这种同时发多个电报的技术。哈伯德担心对手西部联合公司总裁威廉姆·奥顿会利用他们强大的实力抢先一步，并对贝尔缓慢的进展感到沮丧。于是，他雇用了一个名叫托马斯·华生的训练有素的电工来做贝尔的助手。两人很快就融洽地合作起来。贝尔知道自己在做电工活以及其他类似事情方面的不足，而华生可以将他的想法做出来。
在电话的研究进展到一定程度的时候，贝尔、哈伯德和桑德斯就将来可能出现的问题签署了一份简单的合作协议。同时，哈伯德继续对电报的研究施加压力，但是贝尔和华生对电话的前景更加着迷。他们的信念终于得到了回报。在寻找一次试验失败原因的时候，贝尔发现是电流搞错了，应该是交流电而不是直流电。当微弱的声音通过电线传过来的时候，贝尔记下了电话的发明时间是1875年6月2日。惊人的成功就在眼前，但是将近一年之后贝尔的发明才问世，其中的原因和电流或者扩音没有任何关系。
几个月以来，贝尔意识到自己爱上了失聪的学生——16岁的梅布尔。当他把这一想法告诉主要资助人哈伯德时遭到了拒绝，他几乎崩溃了。哈伯德希望女儿的婚姻门当户对，而贝尔一个没有职业的发明者是不够格的。梅布尔的母亲则认为贝尔的年龄太大了，后来才证实他只有28岁，远不同于他的外表。贝尔非常固执，无论如何也要娶梅布尔。但是哈伯德控制着他的激情，督促他回到研究中去。贝尔证明了自己是一位绅士，对梅布尔的爱不折不挠，工作中一有难得的空闲就去找梅布尔。所以尽管看来他成不了富翁，哈伯德还是让步了，并为他们在1875年感恩节的订婚祝福。梅布尔则支持未婚夫回到他热衷的电话身边。
漫长的冬夜里，贝尔和华生仍在改进着他们的技术。事实上，他们已经可以去申请专利了，但是贝尔还想做进一步的完善。这时候，哈伯德听说格雷在公开讨论声音传递的设想，并去专利局了解情况。于是他果断采取了行动，1876年2月14日早晨，在没有告诉贝尔的情况下就向专利局提交了申请。几个小时之后，格雷也向专利局提出申请，他的图纸显示了对电话的构想。显然，贝尔走在了前面，但是技术完善的竞争仍在继续。
1876年3月7日，贝尔的电话专利得到通过。3月10日，他在测试仪器时，一不小心硫酸溅到了腿上，疼痛异常，他立即喊道：“华生先生，到我这里来。我想见你。”当华生跑进房间时，他们立即意识到发明成功了。但在那时，没有多少人看好电话的未来。贝尔到费城的世纪博览会展示他的发明，但是没有引起轰动。为了解人们的反应，他决定向公众演示这一技术成果。几年以前，为父亲展示“可视语音”时所表现出的才能在这里得到了发挥。人们震惊了。同年10月，在回到布兰特福德家里时，贝尔进行了一次远距离展示。从杂货店到贝尔的小屋拉了一条5英里长的电报线，贝尔和华生首次进行了两地间的通话。当华生用毯子把自己包起来以遮挡人们的大喊大叫时，无意当中发明了电话亭。后来在塞勒姆的一次展示当中，消息从14英里以外传到了波士顿。电话时代开始了。