Considerato l'inventore del cinematografo insieme al fratello Auguste, Lumière fu in realtà l'innovatore d'una avanzata tecnica fotografica che portò, quasi inaspettatamente, alla nascita del cinematografo.
Louis era innanzitutto un uomo di scienza, un ricercatore che lavorò per buona parte della sua vita a un ambiziosissimo progetto come la fotografia a colori (attraverso un procedimento detto di autocromia) al quale dedicò gli anni che vanno dal 1891 al 1907. In una simile visione, il cinematografo presentato al Boulevard des Capucines, nel Salon Indien degli scantinati del Grand Café il 28 Dicembre 1895 (data ormai condivisa dagli storici), avrebbe dovuto essere d'appendice a una serata dove le attrazioni principali non erano le cosiddette immagini in movimento, ma le fotografie a colori dei Lumiére. L'attenzione del pubblico in sala si focalizzò invece sul "kinetoscopio da proiezione" - così ribattezzato dalle cronache - che superò di gran lunga quello delle immagini fisse a colori. Una piccola folla di invitati partecipò - stupita ed entusiasta - alla prima proiezione pubblica pagando il prezzo di un franco per biglietto.
La proiezione offrì ben 12 filmati (riproposti più di una volta per venire incontro alle esigenze di un pubblico sempre diverso) e venne inaugurata con La sortie des usines Lumière, una breve ripresa - circa un minuto - degli operai della Lumière che escono dalla fabbrica al termine della giornata lavorativa (camera fissa, profondità di campo).
In tre settimane il cinematografo diventerà l'attrazione principale di tutta la Francia, incassando cifre esorbitanti per l'epoca. Quello che per alcuni è il primo documentario della storia è in realtà - o anche - uno spot pubblicitario atto a rappresentare l'efficienza delle fabbriche Lumiére. La pellicola (17 metri che girano a 16 fotogrammi al secondo), oltre all'artificio tecnico, è l'occasione per i due fratelli di "fotografare" la realtà, dare vita alle immagini, riprodurre la vita e - sotto alcuni aspetti - sconfiggere la morte. Tutti concetti che verranno ripresi e argomentati in seguito da critici, studiosi, letterati, piuttosto che dagli stessi Lumière. Negli anni successivi la sperimentazione del cinematografo continua con altri film entrati di diritto nella storia del cinema. Il più famoso è certamente L'arrivo del treno a la stazione che scatenò vere e proprie fughe dalla sala di proiezione, nella famosa "illusione ottica" della locomotiva che si lancia all'impazzata verso gli spettatori, primo caso di immedesimazione fra l'occhio della cinepresa e quello umano.
Molto importanti furono le pagine di "diario" famigliare che Louis Lumière propose al suo ignaro pubblico. Si ricordano fra tutti Il pranzo del pupo, La lite fra i bimbi, La demolizione di un muro, La pubblicità di un sapone e L'innaffiatore innaffiato, celeberrima gag in cui un giardiniere rimane "vittima" di una pompa d'acqua impazzita. Louis Lumière muore in Francia nel 1948, dopo aver considerato per buona parte della sua vita il cinema come un'invenzione senza futuro.