עד שחזר מויברידג' לאחוזתו של סטנפורד ב-1877, הספיק האחרון להתוודע לניסוייו של הרופא והמדען הצרפתי אטיין-ז'ול מארה, שסבר אף הוא שישנו רגע בו הסוס מצוי כולו באוויר. מארה חקר את תנועתן של חיות שונות, והשתמש במתקני הדמיה שונים בניסיון לרשום את רצף התנועה. ניסוייו של מארה לא עלו עדיין יפה, אך הן הובילו את סטנפורד לרעיון ליצור סדרת תצלומים שירשמו את כל שלבי תנועת הסוס. סטנפורד רכש מערך שלם של מצלמות סטילס בעלות עדשות "מהירות", ומויברידג' מיקם כתריסר מהן לאורך מסלול המרוץ של הסוס (במקום בו עומדת כיום אוניברסיטת סטנפורד), כשברקע כל תמונה קיר לבן ועליו מסומנים מספרים עוקבים במרחק 21 אינץ' זה מזה. לתריסי המצלמות, שפותחו על ידי מהנדס הרכבות של סטנפורד, ג'ון ד. אייזקס (John D. Issacs) ופעלו, כך נטען, במהירות של 1/2000 של השנייה, הוצמדו חוטי כותנה מגולוונים, שנמתחו לרוחב מסלול הדהירה, כך שהסוס משך אותם בדרכו, ובכך הפעיל את המצלמות האחת אחרי השנייה.
במהלך יולי 1877 צילם מויברידג' תמונות של "אוקסידנט", סוסו של סטנפורד, בו נראה הסוס כשרגליו מנותקות לגמרי מן הקרקע. באוגוסט אותה שנה פרסם את התמונה עם הכיתוב:
העיתונות קבלה את התמונה בהתרגשות והתייחסה אליה כאל "פלא בצילום"; מויברידג' זכה בגינה למדליה בתערוכה התעשייתית של סן פרנסיסקו. בהתלהבות הכללית היה יוצא דופן אחד: ה"פוסט" של סן פרנסיסקו כתב ב-3 באוגוסט כי לדעתו הריטוש מוגזם. כיום ידוע שהצדק היה עמו. ה"תצלום" הוא למעשה רפרודוקציה מצולמת של ציור בו הפרט המצולם היחיד הוא ראשו של הרוכב, שהוצמד בקפידה לבד המצויר.
בתחילת יוני הצליח מויברידג' לייצר לראשונה, רצף תצלומים במהירות גבוהה. ב-15 ביוני 1878 ערכו סטנפורד ומויברידג' תצוגה פומבית ראשונה של שיטת הצילום החדשה שפתחו, והצליחו להפיק סדרה מוצלחת של סוס בתנועה. הניסוי נערך בנוכחות כתבים ועיתונאים והתשלילים פותחו במקום, כך שלא יועלו כל טענות על זיוף התמונות.
בתחילה צילם מויברידג' על גבי לוח צילום רטוב, שרגישותו הנמוכה יחסית לאור הגבילה את היכולת ללכוד פרטים בחשיפות המהירות להן נדרש. אי-לכך, בתוצאות הראשונות נראה הסוס רק כצללית שחורה על רקע לבן. למרות איכותן הטכנית הירודה, העובדה שדימויים אלו נוצרו במצלמה - מכשיר שנתפס כמספק רישום אמין ואובייקטיבי - זיכתה אותם בסמכות שאף רישום לא יכול היה לזכות בה, והם נתפסו כהוכחה ניצחת לכך שישנו רגע בו הפרסות אכן אינן נוגעות בקרקע.
מויברידג' פרסם את גילוייו במגזיני מדע פופולריים; ב-19 באוקטובר 1878 פורסמו תמונות הסוס בשער ה-"Scientific American"; ב-14 בדצמבר אותה שנה התפרסמו התצלומים במגזין הצרפתי החשוב "La Nature". הפרסום עורר התרגשות רבה, משום שסתר את אופני הייצוג המסורתיים בהן תוארו סוסים בעת דהירה במשך שנים, הן במסקנותיו הביולוגיות והן במראה הצלליתי המוזר. בעיתון "California Spirit of the Time" מה-22 ביוני 1878 נכתב על התמונות כי: "זהו עידן חדש בצילום, והמיידיות אינה עוד מונח לא מתאים [לצילום]".
בעקבות הפרסום במגזין הצרפתי פנה גם הפיזיולוג מארה לצילום כמדיום המיטבי לחקר התנועה, וכתב על תמונותיו של מויברידג' בהערכה:
מויברידג' המשיך בניסוייו, ואף הגדיל את מספר המצלמות ל-20 ואחר-כך ל-24. במספר מקרים הציב את המצלמות בזוויות שונות למצולם, במטרה לתפוס בו זמנית כמה נקודות מבט. לשיטה זו, אותה ישכלל מויברידג' בעתיד, קרא "מחקרים בהקצרה". עם הזמן שכלל מויברידג' את שיטת הצילום שלו, ועבר להשתמש בלוח הצילום היבש, שהיה רגיש יותר לאור, ולכן הצליח לקלוט פרטים רבים יותר של החיה. הוא החל לצלם חיות אחרות, כגון כלבים, איילים, חזירים ויונים, וב-1879 צילם לראשונה אתלטים. גם את עצמו צילם, כשהוא חוטב עצים. שכלול נוסף היה של ציוד הצילום; מויברידג' החל להשתמש במצלמות בעלות מנגנון דמוי שעון, בו ניתן היה ליצור חשיפות במרווחי זמן קבועים (ולא במרווחי מרחק קבועים) איתן ניתן היה לצלם חיות שתנועתן לא יכלה להפעיל את חוט הכותנה. במהלך שני הקיצים בהם עבד בחוותו של סטנפורד צילם מויברידג' מעל ל-200 סדרות, שהורכבו מאלפיים תמונות בודדות. הוא פרסם את תוצאות מחקרי התנועה שלו במאי 1881 תחת הכותרת "The Attitudes of Animals in Motion, A Series of Photographs Illustrating the Consecutive Positions Assumed by Animals in Performing Various Movements".
הזואופרקסיסקופ.
הצעתו של מארה, לעשות סינתזה של תצלומיו האנליטיים של מויברידג' כדי ליצור "אנימציה ויזואלית", חזרה שוב במאמר בחודש אוקטובר ב-"Scientific American" ובמאמר ב-9 ביולי ב-"The Art Interchange". מויברידג' עצמו הכין ומכר מהדפסי תצלומיו רצועות זואטרופ (zoetrope, מתקן שהומצא במחצית הראשונה של המאה ה-19 ליצירת אשליה של תנועה). במקביל, עבד מויברידג' בשלהי 1879 על פיתוח מקרן שיוכל להראות את תצלומיו בתנועה: המכונה שבנה הורכבה בבסיסה ממכשירים קיימים - סוגים של "צעצועים פילוסופיים" - בעיקרם הפנקיסטוסקופ ופנס קסם. פנס הקסם שולב עם מנגנון של שני דיסקים שנעו בכיוונים מנוגדים. דיסק אחד שקוף, עליו צוירו, ואחר-כך הודבקו, רצף תצלומי התנועה, ודיסק שני ממתכת, שחורץ בחריצים ששימשו לסירוגין כתריס שמעלים דימוי אחד וחושף את הבא אחריו, כך שנוצרה אשליית תנועה. למכשיר שבנה קרא מויברידג' תחילה זואוגירוסקופ (Zoogyroscope), אך מאוחר יותר שינה את השם לזואופרקסיסקופ (zoopraxiscope), שזכה באחד מעיתוני התקופה לכינוי "פנס קסם שהשתגע". מויברידג' יצר בחייו מאות "סרטונים" בני שניות אחדות, שכללו בעיקר צילומים של בעלי חיים ובני אדם בתנועה.
הזואופרקסיסקופ היה קרוב לוודאי המקרן הקולנועי הראשון בעולם ולבטח אחד המוקדמים, והפך לאחד ממקורות ההשראה של תומאס אדיסון בהמצאת הקינטוסקופ.
מצויד במכשיר ההקרנה שלו, החל מויברידג' להסתובב ברחבי העולם, לשאת הרצאות מאוירות על תנועת הסוס, ולחפש מימון להמשך מחקריו. במהלך מסעותיו, בעת ששהה באנגליה ב-1882, שמע כי סטנפורד מימן ופרסם ספר יחד עם פיזיקאי בשם ג'יי. ד. ב. סטילמן, "The Horse in Motion as Shown by Instantaneous Photography" (בהוצאת: Osgood &amp; Co., 1882), ובו מופיעים רישומים ותחריטים שנעשו על-פי תצלומיו, מבלי לציין בהבלטה את שמו כיוצר התצלומים. מלבד העלבון הצורב שספג, פגע הפרסום ביכולתו להשיג מימון למחקריו, והוא עזב את אירופה ושב לארצות-הברית כדי לתבוע את סטנפורד על הפרת זכויות יוצרים, משפט בו הפסיד.
פרויקט Animal Locomotion.
מויברידג' המשיך את הרצאותיו ואת מחקריו בתצלומי תנועה לאחר חזרתו לארצות-הברית; בפברואר 1883 הקרין את תמונותיו בפילדלפיה במכון פרנקלין ובאקדמיה לאמנות גבוהה של פילדלפיה וזמן קצר לאחר מכן התווה תוכנית ל"עבודה חדשה ומשוכללת על התנהגות בני אדם, סוסים וחיות אחרות בתנועה", שתהפוך מאוחר יותר לפרויקט "Animal Locomotion". באביב אותה שנה מצא מויברידג' את פטרונו החדש, אוניברסיטת פנסילבניה. בעזרתם של הצייר, הצלם והמורה תומאס אייקינס (Thomas Eakins), שהכיר בחשיבות עבודתו של מויברידג' עבור ציירים, והמדען פיירמן רוג'רס (Fairman Rogers), ראש האקדמיה לאמנויות היפות, השיג מויברידג' מימון של 5,000 דולר וסטודיו בחצר בית החולים הווטרינרי של האוניברסיטה. בחודש מרץ 1884 מינה ראש האוניברסיטה ועדה שתפקח על עבודתו של מויברידג' ותבטיח את אופייה המדעי. הוועדה כללה את אקינס, את הנוירולוג פרנסיס ק. דרקום (Dercum), האנטומאי ג'וזף לידי (Leidy), הפיזיולוג הריסון אלן (Allen) והמהנדס ויליאם מרקס (Marks). על-פי עצתו של אקינס, ועל פי מודל שנלקח מצילום אתנולוגי שפיתח ג'י. ה. למפרי (Lamprey), הציב מויברידג' מאחורי מצולמיו סקלת-מדידה המחולקת לקווי שתי-וערב צפופים, כדי להקל על ציירים להעתיק במדויק את הצורות מהתצלום.
מויברידג' המשיך לשפר את שיטות הצילום שלו, והוסיף מתקן אלקטרו-מגנטי שהפעיל כעת את תריס המצלמה. בקיץ 1885 חזר לצלם, והפעם אתלטים מהאוניברסיטה וכן גברים, נשים וילדים, לעיתים בלבוש, אך בעיקר בעירום או בעירום חלקי. מצולמיו נדרשו לנוע במסלול מיוחד שהותקן לשם כך בחצר פתוחה, כשהם נקלטים על ידי שלוש סוללות המורכבות מתריסר מצלמות כל אחת: האחת מקבילה למצולם, ושתי האחרות בזויות של 60 או 90 מעלות למסלול. לעיתים השתמש במצלמה אחת שבתוכה הורכבו 12 עדשות, כך שהתנועה נקלטה מאותה הזווית. מויברידג' צילם גם חיות בגן הזואולוגי של האוניברסיטה, וכן בפארקים סמוכים לפילדלפיה.