Under sine eksperimenter opdagede Poulsen, at hvis han førte en magnet rundt over en stålplade, så blev mønsteret husket i pladen og kunne vises med jernfilspåner. Videre eksperimenter afslørede at han også kunne gemme lyd som magnetiskkode. Dette førte til at han 1. december1898 indgav en ansøgning om patent på den elektromagnetiske telegrafon (Dansk patent nr. 2653 af 31. oktober1899), en ståltrådsoptager, som kunne optage, gemme og gengive lyd. Ifølge ordlyden på patentansøgningen var apparatet bl.a. tænkt som en telefonsvarer. Den blev i praksis den vigtigste forløber for båndoptageren
Ordet telegrafon er sammensat af tele (fjern), grafi (skrift) og foni (lyd)
Buegeneratoren
I 1902 opfandt han sammen med ingeniørenPeder Oluf Pedersenbuegeneratoren (også kaldet lysbuesender), der revolutionerede den trådløse telegrafi. Buegeneratoren var meget udbredt indtil opfindelsen af radiorøret. Buegeneratoren viste sig også velegnet til at transmittere tale og musik, da den udsendte kontinuerte bølger med en fast frekvens.
Lyngby Radio
I 1917 overtog Post & Telegrafvæsenet Valdemar Poulsens og P.O. Pedersens forsøgsstation nær Bagsværd Sø. Forsøgsstationen blev i 1923 benyttet til forsøg med spredning af nyheder per radio. I de følgende år fik radioen sit gennembrud i Danmark som massemedie, og stationen ved Bagsværd Sø blev senere til navnkundige Lyngby Radio.
Valdemar Poulsen fik til dette samt de fleste af forsøgene med telegrafonen og lysbuesenderen og den første Lyngby Radio fremstillet det mekaniske på Oscar Clemmensens mekaniske værksted på Steen Winkelsvej lige ved det gamle Radiohus på Rosenørns Allé. Den gamle fabriksbygning i tjærepap står stadig i Baggården til Steen Winkelsvej, hvor Oscar Clemmensen også boede og hvor de også mødtes om forsøgene og fremstillingen mv.