Desde su infancia fueron unos alumnos brillantes y no tuvieron problemas para acceder al liceo La Martiniére, el instituto más grande de Lyon, en el que obtuvieron numerosos premios y distinciones. Unas continuas jaquecas les impidieron preparar el concurso para acceder a la Escuela Politécnica, pero no les fue necesario asistir al prestigioso centro para convertirse en grandes científicos.
Ya en su juventud, ambos trabajaban en el taller fotográfico de su padre Antoine, un conocido pintor retirado dedicado al negocio de la fotografía. Auguste era el encargado de la administración, mientras que Louis trabajaba como físico, llegando a realizar importantes descubrimientos en el proceso de la fotografía estática y en el campo de la fotografía en general. Incluso consiguió convertir la empresa familiar en líder del sector en Europa gracias a su novedoso método para la preparación de placas fotográficas llamado Etiquette bleue (“Etiqueta azul”), consistente en una placa seca sobre gelatina y bromuro de plata.
Fue en 1982 cuando Auguste y Louis empezaron a pensar en la posibilidad de crear imágenes en movimiento y comenzaron a experimentar, descubriendo y patentando bastantes técnicas y procedimientos tales como agujerear la cinta del film para permitir su movimiento por la cámara. En 1984 su padre fue invitado a ver una demostración del kinetoscopio de Edison y quedo tan asombrado que instó a sus hijos a trabajar en él y mejorarlo. Poco tiempo después ya habían creado el cinematógrafo: un aparato que, accionado por una manivela que permitía el arrastre intermitente de una película perforada a una velocidad de 16 imágenes por segundo, servía como proyector (y también como cámara al mismo tiempo). Estaba basado en la persistencia retiniana de imágenes en el ojo humano (capacidad teórica de la retina de guardar la última imagen que le llega, haciendo que un objeto sea percibido incluso cuando ya no esté. Más tarde se demostró que dicha capacidad es un mito y que lo que ocurre se debe en realidad al procesamiento que hace el cerebro de las señales eléctricas provenientes de la retina).
El cinematógrafo fue patentado el 13 de febrero de 1894 y para el verano de ese mismo año, estuvo totalmente terminado, llevándose a cabo las primeras filmaciones de prueba en otoño. El 19 de marzo de 1895, los hermanos Lumière realizaron la primera filmación oficial, La sortie des ouvriers des usines Lumière à Lyon Monplaisir, en la que se podía ver a los obreros saliendo de su fábrica en Lyon. Tres días más tarde la dieron a conocer en la Société d'Encouragement à l'Industrie Nacional, y a partir de entonces siguieron difundiendo su invento dando conferencias y haciendo presentaciones al mundo científico (en la Universidad de La Sorbonne, en Bruselas, etc.).
Unos meses después, el 28 de diciembre de 1895, se decidieron a explotar por primera vez el cinematógrafo en un espectáculo de pago. En el Salon Indien del Grand Café en el Boulevard des Capucines, en París, tuvo lugar ésta exitosa sesión para el público en la que se exhibió un programa de 10 películas de 17 metros entre las que estaba su primera filmación, además de otras como L’arrivée d’un train en gare (la llegada de un tren a la estación de La Ciotat), Le repas du bebé (el desayuno de un bebé) o L’arroseur arrosé (“el regador regado”). Las 33 personas que pagaron la entrada de un franco presenciaron lo que hoy se considera el nacimiento del cine.
Sin embargo, los propios hermanos pensaban que su descubrimiento no tenía en realidad “ningún futuro” y, aunque no dejaron de aprovecharlo para su beneficio económico, debido a su ya considerable riqueza y a su mayor interés por la ciencia abandonaron la proyección cinematográfica. Louis Lumière no dejó de investigar y en 1903 patentó un proceso para realizar fotografías en color (el Autochrome Lumière), el cual lanzó al mercado cuatro años después, de modo que también se le puede considerar como el padre de la fotografía en color.
