Durante sus estudios en la Universidad de Bolonia, mostró un gran interés en la ciencia y de la electricidad y en especial en utilizar las ondas de radio para crear un sistema práctico de "telegrafía sin hilos", es decir, la transmisión de mensajes telegráficos sin cables de conexión utilizado por el telégrafo eléctrico. Esto no era una idea nueva, dado que numerosos investigadores habian explorando las aplicaciones de las ondas electromagnéticas para la trasnmisión sin hilos, sin que ninguno obtuviera un éxito claro.

Al principio, Marconi sólo consigíó enviar las señales a distancias muy limitadas. En el verano de 1895 empezó con sus primeros experimentos al aire libre. Después de aumentar la longitud de la antenas del transmisor y receptor, colocándolas verticalmente y el posicionamiento de la antena para que tocara el suelo, el alcance se incrementó considerablemente. Pronto fue capaz de transmitir señales a través de una colina, a una distancia de aproximadamente 1,5 kilómetros. En este punto, concluyó que, con financiación adicional y la investigación, podría convertirse en un dispositivo capaz de atravesar grandes distancias.

Dado que en Italia no consiguió encontrar interés en sus trabajos, a principios de 1896, en la edad de 21 años, Marconi viajó a Inglaterra donde encontró más apoyos, incluso del gobierno británico. En marzo de 1897, Marconi transmitió señales del código Morse a una distancia de unos 6 kilómetros y el 13 de mayo de 1897, se envió una comunicación inalámbrica por primera vez en mar abierto. En este año fundó la "Wireless Telegraph and Signal Company, Ltd.", que cambiaría en 1900 al nombre de "Marconi's Wireless Telegraph Company, Ltd.".

Hacia finales del siglo, Marconi comenzó a investigar la trasmisión a través del Atlántico. Así el 12 de diciembre de 1901, utilizando una cometa de 152,4 metros como antena, fué capaz de transmitir y recibir un mensaje con cierta dificultad, constituido por la letra S del código Morse que se envio repetidas ocasiones desde Poldhu (Inglaterra) a Newfoundland (Canadá). La distancia entre los dos puntos era de unos 3500 kilómetros. Sin embargo, esta trasmisión no convención a muchos dado que no se realizó una confirmación independiente de la transmisión

A partir de aquí Marconi preparó nuevas demostraciones. En febrero de 1902, Marconi salió a bordo del Philadelphia SS desde el oeste de Gran Bretaña, registrando cuidadosamente las señales enviadas diariamente desde una estación situada en Poldhu. Los resultados de las pruebas demostraron que las señales de radio podría ser enviado a cientos de kilómetros.Een 1909 obtuvo el premio Nobel de Física por sus descubrimientos.

Marconi es considerado como la persona que consiguió la primera patente de la radio, aunque en un solo país - el 2 de julio de 1897 en el Reino Unido, sin embargo muchos otros le han disputado este reconocimiento. Así en Rusia rechazaron reconocer su patente por dicha invención, refiriéndose a las publicaciones de Alexander Popov publicadas anteriormente. Nikola Tesla había inventado un dispositivo similar al menos 15 años antes que él. En la década de los sesenta el Tribunal Supremo de los Estados Unidos dictaminó que la patente relativa a la radio era legítimamente propiedad de Tesla, reconociéndolo de forma legal como inventor de ésta. En España también se cita a Antonio Cervera como inventor de la radio.