In 1904, he invented the two-electrode vacuum-tube rectifier, which he called the oscillation valve. This invention is often considered to have been the beginning of electronics. Fleming's diode was used in radio receivers and radars for many decades afterwards, until it was superseded by solid state electronic technology more than 50 years later.

John Fleming w firmie Edisona zetknął się z problemem ciemnienia wewnętrznej strony bańki lamp żarowych i zjawiskiem termoemisji. Zaczął zgłębiać ten problem i eksperymentując z żarówką z dodatkową płytką podłączaną do różnych napięć odkrył zjawisko prostowania prądu. Próba wykorzystania tego zjawiska do detekcji fal zakończyła się sukcesem i w 1904 r. Fleming opatentował pierwszą diodę.

Eine Röhrendiode (Ältere Bezeichnung durch John Fleming: Kenotron) ist allgemein eine Elektronenröhre mit zwei Elektroden. Im engeren Sinne werden nur evakuierte Röhren mit beheizter Kathode als Röhrendioden bezeichnet. Die Röntgenröhre und das Magnetron sind prinzipiell ebenfalls Röhrendioden.