Er erhielt im Laufe seines Lebens mehr als 300 Patente, von denen das wichtigste für eine Dreielektroden-Vakuumröhre oder Triode war, die er Audion nannte. Die Erfindung des Audion, eines Geräts zur Verstärkung und Modulation elektromagnetischer Signale, das auch als Oszillator fungieren konnte, war ein entscheidender Schritt in der frühen Elektronikindustrie. Bis zur Erfindung des Transistors im Jahr 1948 war die Triode in fast allen elektronischen Geräten enthalten.
De Forest wurde am 26.August 1873 in Council Bluffs, Iowa, als Sohn eines Pfarrers geboren. Sein Vater nahm eine Position als Präsident des Talladega College an, einer Schule, die speziell für die Kinder ehemaliger Sklaven gegründet wurde, und die Familie zog 1879 nach Talladega, Alabama. Als Kind entwickelte De Forest ein Interesse an Maschinen und betrachtete sich selbst als Erfinder, obwohl sein Vater hoffte, dass er in seine Fußstapfen treten und Minister werden würde. Im Jahr 1891 schrieb sich De Forest in Mount Hermon School in Massachusetts, und innerhalb von zwei Jahren hatte er drei Jahre im Wert von Arbeit abgeschlossen. Im Sommer 1893 diente er als Stuhljunge auf der World’s Columbian Exposition in Chicago, Illinois, und nutzte seine Freizeit gerne, um durch die Hall of Machines zu wandern. Im folgenden Herbst konnte er sein mechanisches Interesse an der Sheffield Scientific School der Yale University stärker verfolgen, da sein Vater zu diesem Zeitpunkt erkannt hatte, dass sein Sohn keine religiöse Karriere beginnen würde.
In Yale studierte De Forest Ingenieurwissenschaften und belegte eine der ersten Klassen, die sich ausschließlich dem Thema Elektrizität in den Vereinigten Staaten widmeten. Aus finanziellen Gründen musste er während seiner College-Zeit arbeiten, um ein Stipendium zu ergänzen, das er erhielt. Nie ein beliebter Student, De Forest neigte dazu, sich in seine Studien und Erfindungen zurückzuziehen, als Versuche, sich an verschiedenen Universitätsaktivitäten zu beteiligen, fehlschlugen. Nachdem er 1896 seinen Bachelor-Abschluss erhalten hatte, blieb De Forest für die Graduiertenschule in Yale, wobei sein Hauptaugenmerk auf der Radiotelegraphie lag. Er schrieb seine Doktorarbeit über die Reflexion von Hertzschen (Radio-) Wellen und promovierte 1899.
De Forest fand zunächst eine Anstellung bei Western Electric in Chicago, zog aber kurz darauf nach Milwaukee, Wisconsin, um für die American Wireless Telegraph Company zu arbeiten. Während seiner Zeit in Milwaukee produzierte De Forest seine erste bemerkenswerte Erfindung, den Responder. Dieses Gerät sollte den Coherer ersetzen, einen Radiowellendetektor, der aus Metallspänen in einem Rohr besteht, das im Laufe der Zeit weniger empfindlich wurde und das Rohr regelmäßig geschüttelt werden musste. Im Responder von De Forest wurden die Feilen aufgegeben und durch einen flüssigen Elektrolyten ersetzt, der die manuelle Wiederherstellung des Detektors überflüssig machte. Mit dem Geld, das er für den Responder erhielt, zog De Forest zurück nach Chicago und gründete mit einem Partner die American De Forest Wireless Telegraph Company, um mit Guglielmo Marconis Geschäft zu konkurrieren.
Um Spenden zu sammeln, reiste De Forest und führte Demonstrationen von Morsecode-Signalen durch, die drahtlos gesendet und empfangen wurden. Seine Marketingkampagne und die Werbung, die er durch das Versenden von Berichten über den russisch-japanischen Krieg mit seiner eigenen Ausrüstung erzeugte, halfen De Forest, Aufträge von Zweigen des US-Militärs zu erhalten. Das erste von vielen Geschäftsproblemen, die De Forest im Laufe seiner Karriere plagen würden, entstand, nachdem er 1903 begann, einen Responder mit einem neuen Design zu verkaufen. Einige Jahre später wurde festgestellt, dass der verbesserte Responder ein Patent von Reginald Fessenden verletzte, und De Forest’s Firma wurde angewiesen, die Produktion einzustellen. Noch verheerender für De Forest war seine Entdeckung der Veruntreuung innerhalb des Unternehmens, das er 1907 verließ.
De Forest hatte bereits ein Gerät erfunden, das nicht nur die Telegrafie für immer verändern, sondern auch den Weg für eine Vielzahl anderer Technologien ebnen würde. John Ambrose Fleming hatte 1904 eine Zweielektroden-Vakuumröhre patentiert, die als Gleichrichter und Radiowellendetektor verwendet werden konnte. Trotz seiner Fähigkeit, eingehende Funksignale in eine Form umzuwandeln, die zum Vibrieren der Membran eines Kopfhörers geeignet ist, waren die empfangenen Signale nicht stark genug, um Flemings Gerät für diesen Zweck praktisch zu machen. Als De Forest die erste Dreielektroden-Vakuumröhre entwickelte, die er Audion nannte, wurde dieses Problem überwunden, da das neue Gerät neben der Funktion als Detektor und Gleichrichter auch Signale verstärkte. De Forest patentierte das Audion 1907, aber er hatte wenig Verständnis dafür, wie oder warum es funktionierte. Darüber hinaus würde es mehrere Jahre dauern, bis das volle Potenzial der Triode ausgeschöpft wäre. Um 1912 produzierte De Forest eine Kaskadenverstärkerschaltung, indem er den Ausgang einer Triode in den Eingang einer anderen einspeiste, und einige Jahre später entwickelte er eine regenerative Schaltung, bei der der Ausgang einer Triode als Eingang in das Gerät zurückgespeist wurde. Die letztere Entdeckung wurde von anderen ungefähr zur gleichen Zeit wie De Forest realisiert, und das Patent für die Rückkopplungsschaltung wurde ursprünglich an E. Howard Armstrong vergeben.
Trotz des großen Fortschritts in der Elektronik, der durch die Erfindung des Audion gekennzeichnet war, war De Forest nicht so erfolgreich, wie er es sich erhofft hatte. Er gründete die De Forest Radio Telephone Company und begann bahnbrechende Radiosendungen vom Metropolitan Opera House in New York zu machen, so schien es ihm zunächst gut zu gehen. Bald, jedoch, Er befand sich wieder in rechtlichen Schwierigkeiten, als er und mehrere andere Männer des Unternehmens wegen Postbetrugs festgenommen wurden. De Forest wurde von den Vorwürfen freigesprochen, aber dieses Ereignis sowie die Ähnlichkeit des Audions mit Flemings patentierter Erfindung, die von einigen als Verletzung befürchtet wurde, veranlassten ihn, die Rechte an der Triode für eine Summe weit unter ihrem tatsächlichen Wert zu verkaufen. Das Geld reichte jedoch aus, um De Forest in die Lage zu versetzen, eine weitere Firma zu gründen, die sich hauptsächlich auf die Herstellung von Audion-Röhren konzentrierte.
Im folgenden Jahrzehnt hörte das Radio auf, De Forest’s Hauptinteresse zu sein, denn er hatte eine Faszination für Filme entwickelt. Dementsprechend verkaufte er seine Firma Audion Tube und zog nach Hollywood, Kalifornien. Immer erfinderisch, De Forest entwickelte eine elektrisch-optische Methode zur Herstellung von Filmen mit Ton. Die als Phonofilm bekannte Methode von De Forest umfasste die Umwandlung von Schallwellenmustern in Elektrizität, die dann in Lichtintensitätsmuster umgewandelt wurde, die auf demselben Film wie die Bilder, aus denen der Film bestand, aufgezeichnet werden konnten. 1923 begann De Forest, einige der frühesten kommerziellen Bilder mit Ton zu präsentieren, die jemals gemacht wurden, obwohl er von Hollywood-Filmstudios im Allgemeinen ignoriert wurde. Einige Jahre später wurden jedoch regelmäßig „Tonbänder“ von denselben Studios mit einem Verfahren hergestellt, das dem von De Forest sehr ähnlich war. Als er von Western Electric wegen möglicher Patentverletzung einiger Elemente seines Phonofilmsystems verklagt wurde, gab De Forest seine Arbeit damit auf, obwohl er den Rest seines Lebens in Hollywood blieb.
Das Privatleben von De Forest war mit fast so vielen Höhen und Tiefen gefüllt wie seine Karriere in der Wirtschaft. Er heiratete Lucille Sheardown 1906 und trennte sich innerhalb eines Monats von ihr. Ihre Ehe wurde 1907 annulliert. Im folgenden Jahr heiratete er Nora Stanton Blatch, eine Ingenieurin, die die Enkelin der Frauenrechtlerin Elizabeth Cady Stanton war. Als ihre Tochter, Harriot Stanton de Forest (Harriot Stanton de Forest), 1909 geboren wurde, hatten sich ihre Eltern bereits von einander getrennt, obwohl ihre Scheidung bis 1911 nicht vollendet werden würde. De Forest dritte Frau war eine Sängerin, Mary Mayo, die er 1912 heiratete. Das Paar hatte zwei Töchter und einen Sohn, aber der Junge starb nur wenige Tage nach seiner Geburt. Dieser Tragödie folgte 1929 die Trennung und eventuelle Scheidung von Mayo und De Forest. 1930 heiratete De Forest eine Hollywood-Schauspielerin namens Marie Mosquini, die mehr als 35 Jahre jünger war als er. Sie blieb bis zu seinem Tod am 30.Juni 1961 bei ihm.
