Muška strana porodice, njegov brat, otac i deda, bili su poznati po govorničkim veštinama i besedama, dok su njegova žena i majka bile gluve, što je u velikoj meri uticalo na Belov životni rad. Njegova istraživanja o sluhu i govoru, navodila su ga na eksperimentisanje sa slušnim aparatima, a kao kruna tih brojnih eksperimenata je nagrada za prvi Američki patent, koju je Bell dobio za pronalazak telefona 1876. godine.

Bell je smatrao da se pronalazak telefona nametnuo njegovom stvarnom naučnom radu, pa je stoga odbio da se on nalazi u njegovim studijama. Velik broj pronalazaka je oboležio Belov kasniji život. Među njima su i revolucionarni radovi na optičkoj telekomunikaciji, brzim hidrokrilcima (gliserima) i u vazduhoplovstvu. Godine 1888., Aleksander Graham Bel je postao jedan od osnivača National Geographic Society.

Još kao dete, Alexander Graham Bell je pokazao svoj prirodni istraživački duh, koji je rezultirao sakupljanjem različitih biljnih vrsta, kao i različitim eksperimentima, već u detinjstvu. Roditelji njegovog najboljeg prijatelja iz detinjstva, imali su mlin i bavili su se mlevenjem pšenice za brašno. Mladi Aleksander je, zadovoljavajući svoju dečačku znatiželju, ispitivao šta se sve radi u mlinu. Kada je čuo da pšenica mora da prođe kroz složeni proces kako bi bila očišćena od ljuske i samlevena, dvanaestogodišnji Bell se bacio na posao. U svojoj dvanaestoj godini, on je napravio prvi uređaj za čišćenje pšenice, koji se sastojao od rotirajućih lopatica na čijim krajevima su bile četkice za nokte, time izumevši jednostavnu mašinu za čišćenje pšenice od ljuske, a koja je korišćena i mnogo godina kasnije.
Već u detinjstvu, Bell je pokazao svoju osetljivu prirodu i talenat za slikanje, poeziju i muziku. I bez privatnih i formalnih časova, Bell je savladao sviranje klavira i postao porodični pijanista.

Iako je obično bio tih, povučen i introspektivan, Bell je zabavljao goste glasovnim trikovima, sličnim govoru iz trbuha. Izuzetno pogođen majčinim gubljenjem sluha, naučio je jezik gluvonemih kako bi mogao da provodi vreme sa njom, tiho otkucavajući razgovore koji su se širili porodičnim salonom. Razvio je tehniku izgovaranja jasnim, izmenjenim glasom, direktno na čelo njegove majke, i na taj način omogućio da ga majka čuje relativno jasno. Njegova zainteresovanost za majčinu gluvoću, odvela ga je u izučavanje akustike.

Otac ga je podržavao u interesovanjima za govor. Godine 1863., otac je poveo svoje sinove da vide jedinstveni automat, koji je razvio Sir Charles Wheatstone, a na osnovu radova Barona Wolfganga von Kempelena. U osnovi, ovaj mehanički čovek je proizvodio ljudski glas. Alek je bio oduševljen, i odmah po dolasku kući je, uzevši kopiju Kempelenove knjige, zajedno sa svojim bratom napravio ličnu automatsku glavu koja ispušta glasove.

Dok je radio na harmonijskom telegrafu, eksperimentisao je sa fonautografom, mašinom koja bi mogla da crta oblike zvučnih talasa na zamagljenom staklu, prateći njihove vibracije. On je verovao da je moguće stvoriti talasaste električne tokove koji bi odgovarali zvučnim talasima. Međutim, još uvek nije imao model koji bi potvrdio sve te pretpostavke.
Uz finansijsku pomoć Sandersa i Hubbarda, Bell je bio u mogućnosti da angažuje Thomasa Watsona kao asistenta i zajedničkim snagama upustili su se u istraživanje akustičke telegrafije. Početkom juna, 1875. godine, Watson je slučajno, od velikog broja cevčica koje su se nalazile pred njima, odabrao jednu, i Bell, koji se nalazio sa druge strane žice, čuo je zvuk te cevi. Tada je Belu palo na pamet da je možda ipak dovoljna samo jedna žica, da bi zvuk mogao da se prenosi. Tako je otkrivena preteča telefona, koja je mogla da prenosi samo zvuke slične govoru, ali ne i jasan govor. Uvaj uspeh ga je podstakao da vrlo brzo razvije patent po kojem je i dan danas poznat.