Goodyear comenzó su carrera como socio en el negocio de hardware de su padre, que quebró en 1830. Luego se interesó en descubrir un método para tratar el caucho de la india para que perdiera su adhesividad y susceptibilidad a los extremos de calor y frío. Desarrolló un tratamiento de ácido nítrico y en 1837 contrató para la fabricación por este proceso de bolsas de correo para el Gobierno de los Estados Unidos, pero la tela de goma resultó inútil a altas temperaturas.

durante los siguientes años trabajó con Nathaniel M., Hayward (1808-65), un antiguo empleado de una fábrica de caucho en Roxbury, Massachusetts., que había descubierto que el caucho tratado con azufre no era pegajoso. Goodyear compró el proceso de Hayward. En 1839 accidentalmente dejó caer un poco de caucho de la India mezclado con azufre en una estufa caliente y así descubrió la vulcanización. Se le concedió su primera patente en 1844, pero tuvo que luchar contra numerosas infracciones en los tribunales; la victoria decisiva no llegó hasta 1852., Ese año fue a Inglaterra, donde los artículos hechos bajo sus patentes habían sido exhibidos en la Exposición Internacional de 1851; mientras que allí intentó sin éxito establecer fábricas. También perdió sus derechos de patente allí y en Francia debido a problemas técnicos y legales. En Francia, una empresa que fabricaba caucho vulcanizado por su proceso fracasó, y en diciembre de 1855 Goodyear fue encarcelado por deudas en París. Mientras tanto, en los Estados Unidos, sus patentes continuaron siendo infringidas. Aunque su invención hizo millones para otros, a su muerte dejó deudas de unos 200.000 dólares., Escribió un relato de su descubrimiento titulado Gum-Elastic and Its Varieties (2 vol.; 1853–55).