詹姆斯·戴森（James Dyson）的第一个原创发明—球轮手推车（Ballbarrow）是独轮手推车的改良版，该车通过使用圆球而不是轮子来推动。戴森坚持了弟弟提出的使用球体的想法，发明了可以推船下水的球形滑轨（Trolleyball）。之后他又设计了水陆两用的轮型船（Wheelboat），时速每小时可达64公里(40英里)。

然而使戴森闻名于世的是他发明了双气旋的吸尘器 （Dual Cyclone bagless vacuum cleaner），它是根据气旋分离的原则运转。他开发出这个想法是因为让他抓狂的胡佛初级电动吸尘器（Hoover Junior’s），该吸尘器的集尘袋总是被灰尘堵塞从而减少吸力。戴森在他的球轮手推车（Ballbarrow）工厂内受到喷涂室的空气过滤器的启发从而产生了使用气旋的想法。因此他便设想通过使用气旋分离法来发明一个不会在吸尘时失去吸力的吸尘器。

戴森在1983年推出了“重力（G-Force）”清洁器。然而，在英国没有任何制造商或经销商购买他的产品，因为它会取代过滤袋进而扰乱价值市场，因此戴森通过目录销售在日本推出该清洁器。1991年，“重力（G-Force）”清洁器在日本获得了国际设计展奖。并且在1986年，他的设计理念获得第一项美国专利。

由于未能够将他的发明卖给主要的制造商，戴森便建立了自己的制造公司—戴森公司（Dyson Ltd）并于1993年6月创办了自己的研究中心和工厂。

自最初的发明创意成功后，十多年来戴森公司通过电视广告宣传在英国市场不断取得突破。广告不断强调，戴森公司与其大多数竞争对手不同，它不需要不停地购买可替换塑料袋。当时，一次性清洁袋在英国具有1亿英镑的市场份额。

戴森双气旋吸尘器（Dyson Dual Cyclone） 成为英国有史以来最畅销的吸尘器，其销量远远超过了当初拒绝他的想法的一些公司的吸尘器产品，该吸尘器已经成为英国最受欢迎的品牌之一。

除了经营他的企业，2002年，戴森还建立了詹姆斯·戴森基金会（James Dyson Foundation）以支持帮助设计和工科教育—该基金会目前在英国、美国和日本地区运营。该基金会旨在通过鼓励学生从不同的角度思考和敢于犯错进而激励年轻人学习工程设计并成为工程师。