תוכנית התאורה הביתית האלחוטית של טסלה כללה: (1) שני לוחות מתח גבוהים הממלאים את החדר בשדה חשמלי אחיד למדי. (2) על הנורות להיות מכוונות אנכית כדי להתיישר עם השדה החשמלי. היה זה הצעד הראשון לקראת מערכת אל-חוטית פרקטית. התוצאה הראשונית ביותר שהתקבלה מהניסויים הייתה - שני צינורות ואקום מוארים בשדה אלקטרוסטטי לסירוגין כשהם מוחזקים בידו של הנסיין. אפקט העברת האנרגיה האל-חוטית כלל יצירת שדה חשמלי בין שני לוחות מתכת, שכל אחד מהם מחובר למסוף אחד של הסליל המשני של סליל האינדוקציה. פעם נוספת, נעשה שימוש במכשיר לייצור אור כאמצעי לאיתור נוכחות האנרגיה המועברת. טסלה העריך כי הדרך האידיאלית להאיר אולם או חדר הייתה לייצר בו מצב שניתן להזיז ולהכניס מכשיר תאורה לכל מקום, ושהוא מואר, לא משנה היכן הוא ממוקם ומבלי להיות מחובר לחשמל. טסלה העריך כי כדי לייצר מצב כזה נדרשת יצירת שדה אלקטרוסטטי רב עוצמה המתחלף במהירות בתוך חדר.
טסלה המציא שני סוגים של משדרים. סוג משדר ראשון: מורכב מדף מתכת יחיד התלוי במרחק מהתקרה על כבלים מבודדים ומחובר למסוף אחד של סליל אינדוקציה, והמסוף השני מחובר לקרקע. סוג משדר שני: מורכב משתי יריעות מתכת התלויות במרחק מהתקרה על כבלים מבודדים, כאשר כל יריעה מחוברת לאחד המסופים של סליל אינדוקציה. בעבודה לפיתוח הסבר לשני המשדרים שנצפו לעיל, טסלה זיהה שניתן להקרין אנרגיה חשמלית החוצה לחלל ולזהות אותה על ידי מכשיר קולט בסביבה הכללית של המקור ללא דרישה לחוטים מחוברים. הוא המשיך לפתח שתי תיאוריות הקשורות לתצפיות אלה. א'. על ידי שימוש בשני משדרים מסוג 1 הממוקמים בנקודות רחוקות על פני כדור הארץ, ניתן לעורר זרם חשמלי ביניהם. ב'. על ידי העברת זרם דרך האדמה כחלק משדר חזק של משרד מסוג 2, ניתן לקלוט את ההפרעה על פני כדור הארץ ולזהות אותה .טסלה בנוסף גם הניח שכדור הארץ הוא גוף טעון שצף בחלל, טענת יסוד שבהמשך הוכחה כנכונה. טסלה קיווה להעברת הספק גבוה, בטענה כי במקרה והיה זה אפשרי, היה מתבטל הצורך בכבלים להעברת חשמל. אף על פי שהציע כמה טכניקות לכך, וכנראה האמין כי איזושהי תהודה יכולה לאפשר זאת, רעיונותיו התאורטיים בנושא היו קשורים בעיקרם לספקות ומחלוקות, ולא השיגו תמיכה מספקת כדי להתממש. טסלה לא הצליח לפתח ייצור מיקרוגלים בעלי הספק גבוה, שהיה מאפשר להעבירם בקורה ממוקדת. סליל טסלה הפך לעמוד התווך בניסויים של טסלה. על ידי הפעלת חוט המחובר למהוד סביב המעבדה שלו הוא חלחל לתוכה אנרגיה אלקטרומגנטית. ההשפעה הייתה כה גדולה עד שהוא יכול היה להדליק נורה פלואורסצנטית בידו מכיוון שירידת המתח באוויר הייתה גדולה מספיק כדי לגרום לזרימה מספקת של זרם.
טסלה הוסיף לניסוייו הדלקה של שדה נורות בטווח של קילומטר באמצעות משדר הורדת המתח. משדר הורדת המתח היה מותאם לסליל טסלה. במקום שנועד תחילה לפרוק את המתח החשמלי לאדמת כדור הארץ המשרד כוון בידי טסלה, עם פיתוחו הממושך, למעגל התהודה הטבעי של כדור הארץ היוצר גלים סטטיים של אנרגיה חשמלית, שיכולים להירתם על ידי מעגל קליטה מכוון. טסלה ביסס את משדר הורדת המתח, אותו כינה "המשדר המפאר" (Magnifying Transmitter), במעגל החשמלי של כדור הארץ. טסלה העריך נכונה את קיומם של זרמי חשמל בתוך כדור הארץ ובאטמוספירה, אשר באופן חלקי הם מהווים תוצאה של שימוש אנושי בזרמים חשמליים ומשנים שדות מגנטיים. הזרמים הטלוריים (אלו הנעים באטמוספירה) בלתי צפויים בעליל, נעים בעיקר לכיוון קו המשווה או לקטבים באופן התלוי בשעות היום, והם בדרך כלל בעלי מתח נמוך. בתדרים הנכונים, סביב 7.3 הרץ, מתח הזרמים של כדור הארץ יורדים באופן דרמטי. טסלה השווה את כדור הארץ לכדור מתכת מלוטש ומבריק. היונוספירה היא שכבה של האטמוספירה העליונה שיש לה זרם שלילי רב פוטנציאל.
טסלה חישב את תדר התהודה של חלל זה ל-11.3 הרץ. בשנת 1963 אושר שלמרחב זה יש כמה תהודות עם תדר מינימלי של 7.86 הרץ, אם כי זה משתנה בהתאם לתנאי הסביבה. ההצעה של טסלה לאנרגיה אל-חוטית הייתה ליצור פוטנציאל חשמלי גדול בתדר המהדהד של החלל. בכך תכנן טסלה תדר אל-חוטי שניתן יהיה לקלוט מכל מקום ברחבי כדור הארץ. טסלה התכוון לנצל את הזרמים הטלוריים של כדור הארץ וליצור את הפוטנציאל החשמלי של הגל העומד באותו תדר, באמצעות זרם כדור הארץ, כדי להניע את השדרים האל-חוטיים במרחב. מערכת זאת דרשה תחנות קליטה ושידור רבות שנועדו להתייצב ברחבי העולם.
טסלה והמצאת הרדיו.
טסלה הקדים את מרקוני בהמצאת הרדיו ושידר את שידור הרדיו הראשון בעולם בשנת 1893, אולם לא השכיל לפתח את המצאתו ומרקוני נחקק לעד בזיכרון הקולקטיבי כממציא הרדיו. נכון לסוף המאה ה-19 היה ברור שתקשורת אל-חוטית היא ברת השגה. חידושים תאורטיים וניסיוניים בתקופה זו הובילו לפיתוח מערכות תקשורת רדיו אל-חוטיות ראשוניות. כמה עבודות מוקדמות נעשו על ידי השפעות מקומיות וניסויים של אינדוקציה אלקטרומגנטית. בשנת 1890 הסדיר טסלה פטנט על אלטרנטור שהפיק זרם בתדר גבוה של כ-10,000 הרץ. הפטנט של טסלה דיכא את צליל ההפרעות הרעשני של תדרי המשדר.
בשנת 1891 החל ניקולה טסלה את מחקרו בתחום פיתוח הרדיו. בסביבות יולי 1891 פיתח מכשירי אלטרנטור שונים שהפיקו 15,000 מחזורים בשנייה. בשנת 1892 נשא הרצאה בשם "ניסויים עם זרמי חליפין בעלי פוטנציאל גבוה ותדירות גבוהה" בפני מכון מהנדסי החשמל של לונדון, ובה הציע כי ניתן להעביר מסרים ללא חוטים. הוא חזר על הרצאה זו במכון המלכותי ובאגודת הפיזיקאים הצרפתית בפריז. טסלה הבין שהוא השיג, על ידי שימוש בתדרים גבוהים מאוד, יתרונות רבים בניסויים שלו, כמו האפשרויות לעבוד עם מוליך אחיד. בהעברת תדרים באמצעות מוליכים, הוא התמודד עם לחץ גבוה וזרימה גבוהה. לקראת סוף ההרצאה, הוא הציע לשלוח על גבי המוליך תנודות זרם של תדרים גבוהים מאוד במרחק עצום מבלי להשפיע רבות על אופי התדרים וכי ניתן לבצע קשר טלפוני מסוג זה מעבר לאוקיינוס ​​האטלנטי. הוא גם הציע שידור דרך קרום כדור הארץ. טסלה משך את תשומת לבו של כל העולם המדעי על ידי ניסוייו בעניין זרמים חשמליים בתדירות גבוהה.
טסלה קבע כי עבור מכשיר המייצר תנודה מלאה נדרשים שבעה מרכיבים בסיסיים, שהם כדלקמן: שנאי סליל האינדוקציה או מקור כוח אלקטרומוטורי חלופי, מעבה (Condenser), פריקה (מכשיר או מעגל המשחרר אנרגיה או מטען חשמלי מאוחסן מסוללה, קבלים או מקור אנרגיה אחר), אינדוקציה המרווה את הארקה, שנאי התנודה, השראות המתכווננת לפי תקופה והבקר של הסליל או השנאי. לתופעות בתדירות הגבוהה שטסלה פיתח והציג לראשונה היו בעיקר עניין מדעי ולא מעשי; אך טסלה הפנה את תשומת הלב לעובדה שעל ידי לקיחת 'מתנד טסלה', הארקה של צד אחד שלו וחיבורו של הצד השני לגוף מבודד של משטח גדול, כך שניתן היה לשדר תנודות חשמליות למרחק רב ולתקשר בכך דרך מתנדים אחרים קולטים. טסלה הפליג בתוכניותיו בפיתוחים דוגמת המצאת הרדיו-טלגרפיה כפי שהייתה ידועה בתחילת המאה ה-20.
בשנת 1894 פרסם ט. סי. מרטין את "ההמצאות, המחקרים והכתבים של ניקולה טסלה" (The Inventions, Researches and Writings of Nikola Tesla), ובו פירוט על עבודתו של טסלה בשנים הקודמות. מדענים, ממציאים ונסיינים שונים החלו לחקור שיטות אל-חוטיות וזאת במקביל לעבודתו של טסלה. הישגיו של טסלה הכילו מעגלי תנודה בעלי קיבולת והשראות מכוונות. בשנת 1895 הפיק אותות על ידי אלטרנטורים בתדר גבוה ברחבי ניו יורק מהמעבדה שלו בשדרה החמישית. על ידי כוונון של מספר מקורות בתדרים מעט מופרדים, הוא הצליח לעקוב אחר השידור בתדר פעימות נקלט. שידור וקרינה של אנרגיית תדרי רדיו הייתה תכונה שהוצגה בניסויים של טסלה, שהציע שהיא עשויה לשמש להתקשרות של מידע. טסלה מאוחר יותר, ב-6 באפריל 1897, הסביר את שיטות השינוי שלו בתדרי האנרגיה החשמלית על ידי פריקות מעבים מתנדנדים בהרצאתו "זרם לנארד ורנטגן ומכשירים חדשים שניתן לייצר מהם".
טסלה המשיך לעבוד עם תהודה, וב-22 בספטמבר 1896 נרשם פטנט 568,178 - "שיטת ויסות מכשירים לייצור זרמים חשמליים בתדירות גבוהה" (Method of Regulating Apparatus for Producing Electric Currents of High Frequency). הפטנט, לפי טסלה, היה להמצאה ה"אל-חוטית האמיתית". מכשיר הפטנט הסדיר את האנרגיה שמספקת מערכת לייצור זרמים בתדר גבוה. המכשיר מורכב ממעגל בצד היצע שזרם מופנה למעגל טעינה בעל אינדוקציה עצמית גבוהה, מעבה (טעון על ידי מעגל האספקה), מעגל אחר (בעל אינדוקציה עצמית נמוכה) עבור פריקה, ואמצעים לבקרת הטעינה והפריקה. השיטה האמורה מבוססת על גבי שינוי היחס בין התדרים המשתנים של הדחפים במעגל המרכיבים את המערכת.
חקר אופטי; טסלה וראיית רנטגן.
מארק טוויין וטסלה התיידדו בשנות ה-90 המוקדמות של המאה ה-19, בין היתר הודות להתלהבותו ארוכת השנים של טוויין מטכנולוגיה והמצאות חדשות. בביקורו במעבדה של טסלה בשעת לילה מאוחרת, נעזר טסלה בטוויין עבור אחד התצלומים הראשונים שהואר באור זוֹהֵר. בשנת 1895 הזמינו טסלה והצלם אדוארד רינגווד יואט את טוויין לחזור למעבדה כדי להצטלם לתמונה נוספת, זו מוארת באמצעות מכשיר חשמלי בשם צינור קרוק. כאשר טסלה סקר את הפיגמנט הצילומי שהתקבל, הוא מצא את התמונה מלאה כתמים וקבע כי הצילום היה לכישלון. רק שבועות לאחר מכן, לאחר שהמדען הגרמני וילהלם רנטגן הודיע ​​על גילויו של מה שהוא כינה "קרינת רנטגן" שבהם נעזר גם כן בשימוש בצינורות קרוק, הבין טסלה שהתצלום של טוויין נהרס על ידי צללי הרנטגן של ברגי המתכת של המצלמה.