Po tym, jak jego ojciec, Antoine, znany malarz portretowy, który stał się fotografem, otworzył w Lyonie małą firmę produkującą płyty fotograficzne, Louis Lumière zaczął eksperymentować ze sprzętem, który produkował jego ojciec. W 1881 r. 17-letni Louis wynalazł nowy proces wywoływania filmów na „suchych płytach”, co ożywiło biznes jego ojca na tyle, że pozwoliło na otwarcie nowej fabryki na przedmieściach Lyonu. Do 1894 roku Lumières produkowali około 15 milionów klisz rocznie.
W tym samym roku Antoine Lumière wziął udział w wystawie kinetoskopu Edisona w Paryżu. Po powrocie do Lyonu pokazał swoim synom długość filmu, który otrzymał od jednego z koncesjonariuszy Edisona; powiedział im również, że powinni spróbować opracować tańszą alternatywę dla wizjera i jego nieporęcznego odpowiednika, kinetografu. Podczas gdy kinetoskop mógł wyświetlać obraz tylko jednemu widzowi, Antoine zachęcał Auguste’a i Louisa do pracy nad sposobem wyświetlania filmu na ekranie, gdzie wiele osób mogłoby go oglądać w tym samym czasie.
Auguste rozpoczął pierwsze eksperymenty zimą 1894 roku, a na początku następnego roku bracia wymyślili własne urządzenie, które nazwali Cinématographe. Było ono znacznie mniejsze i lżejsze od Kinetografu, ważyło około pięciu kilogramów (11 funtów) i działało za pomocą ręcznie napędzanej korby. Cinématographe fotografował i wyświetlał film z prędkością 16 klatek na sekundę, znacznie wolniej niż urządzenie Edisona (48 klatek na sekundę), co oznaczało, że jego obsługa była mniej hałaśliwa i zużywał mniej filmu.
Kluczową innowacją w sercu Cinématographe był mechanizm, za pomocą którego film był transportowany przez kamerę. Dwa bolce lub pazury zostały włożone do otworów w zębatce, które zostały wybite w celuloidowym pasku filmu; bolce przesuwały film, a następnie cofały się, pozostawiając film nieruchomy podczas naświetlania. Louis Lumière zaprojektował ten proces przerywanego ruchu w oparciu o sposób działania maszyny do szycia, taktykę, którą Edison rozważał, ale odrzucił na rzecz ruchu ciągłego.
Cinématographe, urządzenie trzy w jednym, które mogło rejestrować, wywoływać i wyświetlać ruchome obrazy, przeszedł do historii jako pierwsza realna kamera filmowa. Używając go, bracia Lumière nakręcili zdjęcia robotników opuszczających fabrykę pod koniec dnia. Powstały w ten sposób film „La Sortie des ouvriers de l’usine Lumière” („Robotnicy opuszczający fabrykę Lumière”) pokazali na spotkaniu przemysłowym w Paryżu w marcu 1895 r.; uważa się go za pierwszy film ruchomy.
Po kilku innych prywatnych pokazach, bracia Lumière zaprezentowali Cinématographe podczas pierwszego publicznego pokazu 28 grudnia 1895 roku w Grand Cafe na paryskim Boulevard de Capuchines. Na początku 1896 roku otworzyli kina Cinématographe w Londynie, Brukseli, Belgii i Nowym Jorku. Po nakręceniu w tym samym roku ponad 40 filmów, głównie scen z codziennego życia Francuzów, ale także pierwszej kroniki filmowej (materiał z konferencji Francuskiego Towarzystwa Fotograficznego) i pierwszych filmów dokumentalnych (o straży pożarnej w Lyonie), zaczęli wysyłać w świat innych kamerzystów-projekcjonistów, aby nagrywali sceny z życia i prezentowali swój wynalazek.
Do 1905 roku Lumière’owie wycofali się z branży filmowej na rzecz rozwoju pierwszego praktycznego procesu kolorowego w fotografii, znanego jako Autochrom Lumière’a. Tymczasem ich pionierska kamera filmowa, Cinématographe, dała nazwę nowej, ekscytującej formie sztuki (i rozrywki): kinu.