Na Politehničkoj školi Tesla je studirao mehaniku i elektrotehniku. Još tada se posebno zainteresovao za naizmeničnu struju, i bio u stanju da u glavi stvori slike mnogih budućih izuma. Povremeno je profesorima predlagao da neke stvari, tada urađene jednosmernom strujom, mogu mnogo efikasnije raditi na naizmeničnu. O sebi je tada govorio da je pročitao mnogo knjiga, i većinu znao napamet. Jedna od omiljenih bila mu je Faust. Citat iz njega kasnije će inspirisati naizmenično (i daleko efikasnije) rešenje Gramovog dinama, koji je mogao, po potrebi, da radi i kao motor i kao izvor struje. To je postalo poznato kao indukcioni motor, jedan od izuma koji je promenio svet.Za indukcioni motor i Teslinu briljantnost se brzo pročulo po Evropi. Električna preduzeća u Strazburu i Parizu su ga unajmila da unapredi njihova postrojenja za proizvodnju jednosmerne struje. Ali to nije bilo ono što je njega zaista interesovalo. U Francuskoj i Nemačkoj je pokušao da dobije podršku investitora za razvoj naizmeničnog motora, ali nije imao uspeha. Tada je odlučio da se sretne sa Tomasom Edisonom, i isproba sreću u Sjedinjenim Državama.
Nekoliko meseci kasnije, Tesla je ostvario obećani projekat, poboljšavši Edisonove centrale i donevši veliku zaradu preduzeću Edison Machine Works. Ali, kada je zatražio obećanu sumu, Edison se nasmejao i rekao Tesli da ne razume američki smisao za humor. Taj postupak je doveo do Tesline odluke da da otkaz.
Tesline ideje su bile toliko originalne da patente u vezi s naizmeničnom strujom niko nije ni pokušao da ospori. Tada je još uvek retko ko bio svestan značaja tih izuma, a niko nije ni pomišljao da će promeniti svet. Industrijalac Vestinghaus, inače izumitelj železničkih kočnica, proročki je zaključio da je Teslin izum upravo ono što mu treba – način prenosa električne energije na velike daljine. Dogovor je sklopljen, i od tog novca Tesla kupuje novu laboratoriju. Godinu dana ranije, 1887, konstruiše elektromotor na naizmeničnu struju bez četkica i sledeće godine ga demonstrira pred Američkim društvom elektroinženjera, današnjim IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Te godine počinje i rad na danas čuvenom Teslinom kalemu.
Od detinjstva Tesla je sanjao o mogućnostima koju pruža jedna takva prirodna sila kao što su Nijagarini vodopadi. Nije bio jedini – Amerikanci su godinama priželjkivali da se ta očigledna moć na neki način iskoristi. San svih se približio javi kada je Vestinghaus 1893. godine dobio ugovor da napravi centralu na Vodopadima. Dobijanje ugovora nije prošlo glatko – postojala je komisija koja je odlučivala o tome. Predlozi su bili razni – od sistema koji se zasnivao, bukvalno, na štapovima, koturovima i kanapima, do predloga o izvoru jednosmerne struje, koji je podržavao Edison. Na čelu komisije bio je lord Kelvin, poznati britanski fizičar. On je ranije podržavao Edisonove napore da ustoliči jednosmernu struju kao standard, ali je posle Izložbe u Cikagu promenio mišljenje, i njegovom odlukom Vestinghaus i Tesla su dobili zadatak da naprave centralu naizmenične struje na čudu prirode. Projekat je bio strahovito skup, i iza njega je stajao čitav konzorcijum finansijera iz Amerike i Evrope. U svojoj glavi, Tesla je već imao preciznu zamisao, i bio je potpuno uveren da će centrala raditi. Iz ugla investitora, ceo projekat je bio skup, a neispitan. Naravno, ispostavilo se da za brigu nije bilo potrebe – u novembru 1896. struja je potekla, i u roku od nekoliko godina napajala Njujork. U to vreme se čak i Edisonova firma prebacila na naizmeničnu struju.
U Teslino vreme već se dosta znalo o pojavi visoke učestanosti. Maksvel je već dokazao da je svetlost i čestica i elektromagnetsko zračenje, a Herc je pokazao da električna iskra odašilje elektromagnetske talase visokih učestanosti. Ova otkrića su identifikovala radio talase i otvorila put daljem istraživanju. Iz Teslinog ugla, visoke učestanosti su značile efikasniju iskorišćenost struje, koja bi uz to bila i lakše transportovana, i što je najbitnije, dovoljno visoka učestanost je garantovala bezopasan prolazak struje kroz telo. Prvi cilj mu je bio da napravi sijalicu koja bi koristila takvu struju i tako zamenila dosadašnje Edisonove obične sijalice. Ta sijalica bi svetlela jače na istoj snazi, ali za to mu je bila potrebna približna učestanost Sunčeve svetlosti. U cilju toga, Tesla konstruiše brzorotirajuće izvore naizmenične struje, ali kada bi se približio učestanosti od 20.000 obrtaja po sekundi, aparati su bukvalno počinjali da se raspadaju. Rešenje je našao u danas legendarnom pronalasku – Teslinom kalemu. Taj uređaj je radio na normalnu struju od 60 Hz, i onda višestruko uvećavao učestanost, čak do stotina hiljada herca. Ovo mu je omogućilo dalje pronalaske koji su koristili visoke učestanosti – neonske i fluorescentne lampe. Takođe, napravio je prvu rendgensku sliku, ali najpoznatije dostignuće iz ove kategorije jeste ono kada je 1890. uspeo da osvetli vakuumsku cev pomoću bežičnog prenosa energije!
To je bilo ostvarenje još jednog Teslinog sna. Ubrzo je ustanovio da uz pomoć svog kalema može da šalje i prima radio talase, i to vrlo moćne ako ih podesi na rezonantnu učestanost. Tada, usled efekta rezonancije, dolazeća električna energija se višestruko pojačava, što za posledicu ima jači radio signal. Tesla je 1895. mogao poslati signal na razdaljinu od 80 km. Nažalost, kasnije te godine, Teslinu laboratoriju uništava požar, što je omogućilo mladom Italijanu Markoniju da bude prvi koji će poslati radio signal preko Atlantskog Okeana. Godine 1899. Tesla se seli u Kolorado Springs, gde gradi veliku laboratoriju za eksperimente sa velikim naponima i visokim učestanostima. Tamo je proizvodio svoje čuvene veštačke munje električnim pražnjenjima od nekoliko miliona volti. Nastavio je sa pojačavanjem radio signala, i počeo da proučava atmosferska električna pražnjenja.