Свои изыскания в области фотографии Тальбот начинает по возвращении из второго путешествия в Италию, в 1834 г.

Из химической литературы он знал о светочувствительности азотнокислого серебра. Свой первый негативный материал он приготовлял из бумаги, наслаивая на нее свежеосажденное хлористое серебро, потом совершенствовал этот метод, покрывая бумагу осадком хлористого серебра следующим образом: он пропитывал бумагу крепким раствором поваренной соли, сушил и купал ее в растворе азотнокислого серебра. Однако негативный материал, полученный по этому методу, оказался недостаточно чувствительным для натурных съемок посредством камеры-обскуры, — даже многочасовая выдержка не дала желательных результатов.

Узнав о затруднениях Тальбота, известный физик и химик Гемфри Деви сообщает ему о том, что гораздо светочувствительнее хлористого серебра — иодистое серебро. Тальбот приступил к опытам, но иодистое серебро чернеет у него почему-то медленнее хлористого; тут же он обнаруживает, что избыток иодистого калия совсем разрушает (прекращает) светочувствительность серебряных солей. Это наблюдение приводит Тальбота к мысли фиксировать хлоросеребряные изображения не поваренной солью, как он это делал раньше, а иодистым калием. Он проверяет эту идею на практике и убеждается в правильности ее.

Это происходит в 1834–1835 гг. В течение трех-четырех следующих лет Тальбот над дальнейшим усовершенствованием фотографического процесса специально не работает, его занимают исследования других физических и химических проблем.

По-новому взволновало Тальбота и дало толчок к его новым, усиленным и возрастающим по своей успешности изысканиям в области фотографии сообщение, проникшее в печать в январе 1839 г., о том, что французский художник Дагерр изобрел фотографию. Фокс Тальбот, несомненно, испытывал чувство досады по поводу того, что несколько лет назад прервал опыты по фотографии, не доведя их до гораздо больших результатов, чем те, которыми он располагал к началу 1839 г. Все же он пытался оспорить первенство Дагерра, представив 30 января 1839 г. Лондонскому королевскому обществу письменный доклад о своем способе получения световых изображений на хлоросеребряной бумаге («Доклад об одном виде рисования посредством света, или процессе, при помощи которого естественные предметы сами дают свои изображения без помощи карандаша художника»).

Одно из первых изображений, полученных Тальботом

Не ограничиваясь рекламированием своего способа в Англии, он поспешил о нем довести до сведения французских научных кругов, и 20 февраля 1939 г. написал члену французской академии наук Жану Батисту Био, с которым познакомился за несколько лет до этого в Англии, о том, что он, Фокс Тальбот, добился получения хлоросеребряных изображений; эти изображения он фиксирует иодистым калием или крепким раствором поваренной соли или новым, особенно хорошо действующим препаратом, который ему порекомендовал Джон Фредерик Уильям Гершель и который он пока что должен держать в секрете. Секрет этот он открыл 2 марта 1839 г., сообщив, что наилучшим фиксирующим средством для хлоросеребряных изображений служит серноватистокислый натрий (гипосульфит).

15 марта того же 1839 г. Тальбот сообщил об особой чувствительности бромосеребряной бумаги, которую он закладывает в камеру-обскуру и на которую получает изображения прямым почернением.

Несмотря на все значение этих изысканий для дальнейших успехов Тальбота и всего дальнейшего развития фотографии, этим изысканиям в момент их публикации трудно было соперничать с достижениями Дагерра: способы получения изображения путем прямого почернения, предлагаемые Тальботом, уступали по своему совершенству, по своей светочувствительности тому способу, который предложил Дагерр. Франсуа Араго не преувеличивал, когда сообщил палате депутатов о том, что первенство Дагерра в изобретении фотографии признано не только учеными Франции.