Nel 1919 iniziò a lavorare presso la Westinghouse dove, insieme ad altri tecnici, effettuò ricerche sulla emissione fotoelettrica.
Anche a seguito di queste ricerche, nel 1923 concepì l'idea dell'iconoscopio e del cinescopio e alla fine dello stesso anno fece una presentazione interna alla Westinghouse di una prima prova di trasmissione di un'immagine.
Malgrado le difficoltà poste dalla stessa Westinghouse, nel 1929 Zvorykin mise a punto l'iconoscopio e il cinescopio realizzando un primo sistema elettronico televisivo completo, che presentò all'Institute of Radio Engineers di Rochester.
Questo risultato impressionò David Sarnoff, allora vice presidente e general manager della Radio Corporation of America, il quale invitò Zvorykin alla RCA in qualità di direttore del Laboratorio di ricerca elettronica, per iniziare lo sviluppo commerciale della sua invenzione.