Recibió más de 300 patentes a lo largo de su vida, la más importante de las cuales fue para un tubo de vacío de tres electrodos, o triodo, que llamó Audion. La invención del Audion, un dispositivo capaz de amplificar y modular señales electromagnéticas que también podía funcionar como oscilador, fue un paso crucial en la industria electrónica temprana. Hasta la invención del transistor en 1948, el triodo apareció en casi todos los equipos electrónicos.
De Forest nació en Council Bluffs, Iowa, el 26 de agosto de 1873, hijo de un ministro Congregacional. Su padre aceptó un puesto como presidente de Talladega College, una escuela especialmente formada para los hijos de antiguos esclavos, y la familia se trasladó a Talladega, Alabama, en 1879. De niño, De Forest desarrolló un interés por la maquinaria y se consideró a sí mismo como un inventor, aunque su padre esperaba que siguiera sus pasos y se convirtiera en ministro. En 1891, De Forest se matriculó en la Escuela Mount Hermon en Massachusetts, y en dos años había completado tres años de trabajo. En el verano de 1893, se desempeñó como chair boy en la Exposición Universal de Chicago, Illinois, y utilizó felizmente su tiempo libre vagando por el Hall of Machines. El otoño siguiente fue capaz de perseguir más plenamente su interés mecánico en la Escuela Científica de Sheffield en la Universidad de Yale, ya que su padre se había dado cuenta de que su hijo no se embarcaría en una carrera religiosa.
En Yale De Forest estudió ingeniería y tomó una de las primeras clases dedicadas exclusivamente al tema de la electricidad en los Estados Unidos. Debido a la necesidad financiera, se vio obligado a trabajar durante sus años universitarios para complementar una beca que recibió. Nunca fue un estudiante popular, De Forest tendió a retirarse a sus estudios e invenciones cuando los intentos de participar en diversas actividades universitarias fracasaron. Después de obtener su licenciatura en 1896, De Forest permaneció en Yale para la escuela de posgrado, su enfoque principal es la radiotelegrafía. Escribió su tesis doctoral sobre el reflejo de las ondas hertzianas (de radio) y recibió su doctorado en 1899.
De Forest inicialmente encontró empleo en Western Electric en Chicago, pero poco después se mudó a Milwaukee, Wisconsin, para trabajar para la American Wireless Telegraph Company. Mientras estuvo en Milwaukee, De Forest produjo su primer invento notable, el respondedor. Este dispositivo estaba destinado a reemplazar al coheredor, un detector de ondas de radio que consistía en limaduras de metal en un tubo que tendía a volverse menos sensible con el tiempo y requería que el tubo se agitara periódicamente. En el respondedor De De Forest, las limaduras fueron abandonadas y reemplazadas por un electrolito líquido que eliminó la necesidad de restaurar manualmente el detector. Con el dinero que recibió para el respondedor, De Forest regresó a Chicago y fundó con un socio la American De Forest Wireless Telegraph Company para competir con el negocio de Guglielmo Marconi.
Para recaudar fondos De Forest viajó y llevó a cabo demostraciones de señales de código Morse que se enviaban y recibían de forma inalámbrica. Su campaña de marketing y la publicidad que generó al enviar informes sobre la Guerra Ruso-japonesa con su propio equipo ayudaron a De Forest a adquirir pedidos de ramas del ejército de los Estados Unidos. El primero de los muchos problemas comerciales que asolarían a De Forest a lo largo de su carrera surgió después de que comenzó a vender un respondedor con un nuevo diseño en 1903. El respondedor mejorado se encontró legalmente unos años más tarde que infringía una patente perteneciente a Reginald Fessenden, y se ordenó a la compañía de De Forest que cesara la producción de la misma. Aún más devastador para De Forest fue su descubrimiento de malversación de fondos dentro de la compañía, que abandonó en 1907.
En el momento en que se rompieron sus lazos con la compañía, De Forest ya había inventado un dispositivo que no solo cambiaría la telegrafía para siempre, sino que también allanaría el camino para una gran cantidad de otras tecnologías. John Ambrose Fleming había patentado un tubo de vacío de dos electrodos que podía usarse como rectificador y detector de ondas de radio en 1904. A pesar de su capacidad para convertir las señales de radio entrantes en una forma apropiada para vibrar el diafragma de un auricular, las señales recibidas no eran lo suficientemente fuertes como para hacer que el dispositivo de Fleming fuera práctico para este propósito. Cuando De Forest creó el primer tubo de vacío de tres electrodos, que denominó Audion, este problema se superó porque el nuevo dispositivo amplificaba las señales además de actuar como detector y rectificador. De Forest patentó el Audion en 1907, pero tenía poca comprensión de cómo o por qué funcionaba. Además, pasarían varios años antes de que se materializara todo el potencial del triodo. Alrededor de 1912, De Forest produjo un circuito amplificador en cascada alimentando la salida de un triodo a la entrada de otro, y unos años más tarde ideó un circuito regenerativo en el que la salida de un triodo se retroalimentaba en el dispositivo como entrada. Este último descubrimiento fue realizado por otros aproximadamente al mismo tiempo que De Forest, y la patente para el circuito de retroalimentación fue otorgada inicialmente a E. Howard Armstrong.
A pesar del gran avance en electrónica marcado por la invención del Audion, De Forest no tuvo tanto éxito como esperaba. Fundó la De Forest Radio Telephone Company y comenzó a hacer transmisiones de radio innovadoras desde el Metropolitan Opera House de Nueva York, por lo que al principio parecía estar bien. Pronto, sin embargo, se encontró nuevamente en problemas legales cuando él y varios otros hombres de la compañía fueron detenidos por fraude postal. De Forest fue absuelto de los cargos, pero este hecho, así como la similitud del Audion con la invención patentada de Fleming, que algunos temían que fuera una infracción, lo llevaron a vender los derechos del triodo por una suma muy por debajo de su valor real. Sin embargo, el dinero era suficiente para permitir a De Forest fundar otra compañía, esta se centró principalmente en la fabricación de tubos de audio.
En la década siguiente, la radio dejó de ser el principal interés de De Forest, ya que había desarrollado una fascinación por las películas. En consecuencia, vendió su compañía de tubos Audion y se mudó a Hollywood, California. Siempre inventivo, De Forest desarrolló un método óptico-eléctrico para hacer películas con sonido. Conocido como Phonofilm, el método De De Forest consistía en convertir patrones de ondas sonoras en electricidad, que luego se convertía en patrones de intensidad de luz que podían grabarse en la misma película que las imágenes que componían la película. En 1923, De Forest comenzó a presentar algunas de las primeras películas comerciales con sonido jamás realizadas, aunque generalmente fue ignorado por los estudios de cine de Hollywood. Varios años más tarde, sin embargo, los mismos estudios hacían regularmente «películas sonoras» utilizando un proceso muy similar al De De Forest. Cuando fue demandado por Western Electric por una posible infracción de patente sobre algunos elementos utilizados en su sistema Phonofilm, De Forest abandonó su trabajo con él, aunque permaneció en Hollywood el resto de su vida.
La vida personal de De Forest estuvo llena de altibajos casi tan importantes como su carrera en los negocios. Se casó con Lucille Sheardown en 1906 y se separó de ella en un mes. Su matrimonio fue anulado en 1907. Al año siguiente se casó con Nora Stanton Blatch, una ingeniera que era nieta de la líder de los derechos de la mujer Elizabeth Cady Stanton. Cuando su hija, Harriot Stanton de Forest, nació en 1909, sus padres ya se habían separado, aunque su divorcio no finalizaría hasta 1911. La tercera esposa de De Forest fue una cantante, Mary Mayo, con quien se casó en 1912. La pareja tuvo dos hijas y un hijo, pero el niño murió pocos días después de su nacimiento. Esta tragedia fue seguida por la separación y eventual divorcio en 1929 de Mayo y De Forest. En 1930, De Forest se casó con una actriz de Hollywood llamada Marie Mosquini, que era más de 35 años menor que él. Permaneció con él hasta su muerte el 30 de junio de 1961.
