Hijos de Antoine Lumière y de Jeanne Joséphine Costille, Auguste y Louis nacieron en Besançon (Francia), pero crecieron en Lyon. Ambos trabajaron en el taller fotográfico de su padre, Louis como físico y Auguste como administrador. Louis hizo algunas mejoras en el proceso de fotografías estáticas.

A partir de 1892, empezaron a trabajar en la posibilidad de fotografiar imágenes en movimiento. Patentaron un número significativo de progresos notables.

De regreso de un viaje a París, Antoine Lumière trajo un kinetoscopio. Los dos hermanos lo examinaron atentamente y pronto concibieron un proyecto que harían realidad partiendo de los inventos ya existentes. Crearon un aparato que servía como cámara y como proyector: el cinematógrafo, que se basaba en el efecto de la persistencia retiniana de las imágenes en el ojo humano.