Después de abandonar el Real Conservatorio de Bruselas, Sax comenzó a experimentar con nuevos diseños de instrumentos, mientras sus padres continuaban con su negocio de fabricación de instrumentos convencionales. El primer invento importante de Sax fue una mejora en el diseño del clarinete bajo que patentó a los 24 años. Se trasladó definitivamente a París en 1842 y comenzó a trabajar en un nuevo conjunto de cornetas con válvulas. Aunque no inventó este instrumento, sus ejemplos tuvieron mucho más éxito que los de sus rivales y se conocieron como saxofones. Hector Berlioz estaba tan entusiasmado con ellos que, en febrero de 1844, dispuso que una de sus piezas se interpretara íntegramente con saxofones. Se fabricaron en siete tamaños diferentes y allanaron el camino para la creación del fliscorno. En la actualidad, los saxos se utilizan a veces en bandas de conciertos, bandas de música y orquestas. El saxofón también sentó las bases del moderno bombardino.
Sax también desarrolló la familia de la saxotromba, instrumentos de metal con válvulas con un diámetro interior más estrecho que el de los saxofones, en 1845, aunque sólo sobrevivieron brevemente.
El uso de los saxofones se extendió rápidamente. Las válvulas del saxofón fueron aceptadas como el estado del arte en su tiempo y permanecen en gran medida sin cambios hoy en día. Los avances realizados por Adolphe Sax fueron pronto seguidos por el movimiento de bandas de música británicas que adoptaron exclusivamente la familia de instrumentos de saxofón. La Jedforest Instrumental Band se formó en 1854 y la Hawick Saxhorn Band se formó en 1855, en los Scottish Borders, una década después de que los modelos de saxhornos estuvieran disponibles.
El período alrededor de 1840 vio a Sax inventando el clarinette-bourdon, un primer diseño no exitoso de clarinete contrabajo. El 28 de junio de 1846 patentó el saxofón, destinado a ser utilizado en orquestas y bandas militares. En 1846 Sax había diseñado saxofones que iban desde el sopranino hasta el subcontrabajo, aunque no todos se construyeron. El compositor Hector Berlioz escribió en 1842 aprobando el nuevo instrumento, pero a pesar de su apoyo, los saxofones no se convirtieron en una parte estándar de la orquesta. Su capacidad para tocar pasajes técnicos con facilidad, como los instrumentos de viento, pero proyectando con fuerza, como los instrumentos de metal, hizo que se incluyeran en las bandas militares de Francia y de otros países. Su reputación le ayudó a conseguir un puesto de profesor en el Conservatorio de París en 1857.
Sax siguió fabricando instrumentos más adelante y presidió el nuevo programa de saxofón del Conservatorio de París. Los fabricantes de instrumentos rivales atacaron la legitimidad de sus patentes y fueron demandados por Sax por infracción de patentes. Estos problemas legales continuaron durante más de 20 años. Se vio abocado a la quiebra en tres ocasiones: en 1852, 1873 y 1877.
Sax sufrió un cáncer de labio entre 1853 y 1858, pero se recuperó completamente. En 1894 murió en la pobreza en París y fue enterrado en la sección 5 (Avenida de Montebello) del Cimetière de Montmartre en París.
- Otros instrumentos inventados
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Trombón de 6 pistones
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Un saxofón bajo, 1863