Directeur du Comptoir général de la photographie, Léon Gaumont le rachète en 1895 et le transforme en Société L. Gaumont et Cie qu'il spécialise dans la fabrication et l'exploitation d’appareils de prise de vues animées. En 1896, il commercialise un appareil conçu par Georges Demeny, le chronographe à came battante qui utilise une pellicule de 60 mm, puis de 35 mm, perforée. Les nombreux modèles de cet appareil connaissent un succès considérable. Producteur, il charge d'abord sa secrétaire, Alice Guy (1873-1968), de réaliser ses premiers films : avec La Fée aux choux, (mars 1896), premier film de fiction de l'histoire, elle sera la première femme cinéaste. Émile Cohl, Louis Feuillade et bien d’autres lui succéderont.

Comme les Lumière, il s'intéresse aussi à la distribution, les films étant d’abord vendus aux exploitants - des forains essentiellement - puis loués. Il a réussi pour l'Exposition universelle de Paris en 1900 la synchronisation mécanique d'un phonographe et d'un projecteur, procédé qui devient en 1906 le Chronophone. En 1912, il présente son Chronochrome qui permet la projection en couleurs et est exploité en 1913-1914 sous le nom de Gaumont-Color. La Société Gaumont lui a survécu jusqu'à nos jours.