După ce a părăsit Conservatorul Regal din Bruxelles, Sax a început să experimenteze cu noi modele de instrumente, în timp ce părinții săi și-au continuat afacerea de fabricare a instrumentelor convenționale. Prima invenție importantă a lui Sax a fost o îmbunătățire a designului clarinetului bas, pe care a brevetat-o la vârsta de 24 de ani. S-a mutat definitiv la Paris în 1842 și a început să lucreze la un nou set de clarineți cu valțuri. Deși nu a inventat acest instrument, exemplele sale au avut mult mai mult succes decât cele ale rivalilor săi și au devenit cunoscute sub numele de saxoane. Hector Berlioz a fost atât de îndrăgostit de acestea încât, în februarie 1844, a aranjat ca una dintre piesele sale să fie interpretată în întregime la saxoane. Acestea au fost fabricate în șapte dimensiuni diferite și au deschis calea pentru crearea flugelhornului. Astăzi, saxofoanele sunt uneori folosite în formații de concert, fanfare și orchestre. De asemenea, saxofonul a pus bazele eufoniului modern.
Sax a dezvoltat, de asemenea, în 1845, familia saxotromba, instrumente de alamă cu clapetă cu alezaj mai îngust decât saxofonul, deși au supraviețuit doar pentru scurt timp.
Utilizarea saxofonului s-a răspândit rapid. Supapele saxofonului au fost acceptate ca fiind de ultimă generație la vremea lor și au rămas în mare parte neschimbate și astăzi. Progresele făcute de Adolphe Sax au fost în curând urmate de mișcarea britanică a fanfarelor, care a adoptat exclusiv familia de instrumente saxhorn. Jedforest Instrumental Band s-a format în 1854, iar Hawick Saxhorn Band s-a format în 1855, în cadrul Scottish Borders, la un deceniu după ce modelele de saxhorn au devenit disponibile.
În perioada din jurul anului 1840, Sax a inventat clarinetul-bourdon, un prim model de clarinet contrabas care nu a avut succes. La 28 iunie 1846 a brevetat saxofonul, destinat utilizării în orchestre și fanfare militare. Până în 1846, Sax a proiectat saxofoane de la sopranino la subcontrabas, deși nu toate au fost construite. Compozitorul Hector Berlioz a scris despre noul instrument în 1842, dar, în ciuda sprijinului său, saxofoanele nu au devenit o parte standard a orchestrei. Capacitatea lor de a reda cu ușurință pasaje tehnice, precum instrumentele de suflat din lemn, dar de a emite un sunet puternic, precum instrumentele de alamă, a dus la includerea lor în orchestrele militare din Franța și din alte părți. Reputația sa l-a ajutat să obțină un post de profesor la Conservatorul din Paris în 1857.
Sax a continuat să fabrice instrumente mai târziu în viață și a prezidat noul program de saxofon de la Conservatorul din Paris. Producătorii rivali de instrumente au atacat atât legitimitatea brevetelor sale, cât și au fost dați în judecată de Sax pentru încălcarea brevetului. Aceste probleme juridice au continuat timp de peste 20 de ani. A fost împins în faliment de trei ori: în 1852, 1873 și 1877.
Sax a suferit de cancer la buză între 1853 și 1858, dar s-a recuperat complet. În 1894 a murit în sărăcie la Paris și a fost înmormântat în secțiunea 5 (Avenue de Montebello) la Cimetière de Montmartre din Paris.
Trombon cu 6 pistoane
Un saxofon bas, 1863
.