13 декабря 1902 года Прокудин-Горский впервые объявил о создании цветных диапозитивов по методу трёхцветной фотографии А. Мите[7], а в 1905 году запатентовал свой сенсибилизатор, значительно превосходивший по качеству аналогичные разработки иностранных химиков, в том числе сенсибилизатор Мите. Состав нового сенсибилизатора делал бромосеребряную пластину одинаково чувствительной ко всему цветовому спектру.
В 1903 году Прокудин-Горский опубликовал брошюру «Изохроматическое фотографирование ручными фотоаппаратами»[5].
Точная дата начала цветных съемок Прокудиным-Горским в Российской империи до сих пор не установлена. Наиболее вероятным является, что первая серия цветных снимков была сделана в ходе поездки по Финляндии в сентябре-октябре 1903 года.
В 1904 году Прокудин-Горский снимал цветные фотографии Дагестана (апрель), Черноморского побережья (июнь) и Лужского уезда Санкт-Петербургской губернии (декабрь).
В апреле — сентябре 1905 года Прокудин-Горский совершил первую большую фотопоездку по Российской империи, в ходе которой снял около 400 цветных фотографий Кавказа, Крыма и Украины (включая 38 видов Киева). Все эти снимки он планировал издать в виде фотооткрыток по договору с Общиной Святой Евгении. Однако из-за политических потрясений в стране и вызванного ими финансового кризиса договор был расторгнут в том же 1905 году, и свет увидели лишь около 90 открытых писем.
С апреля по сентябрь 1906 года Прокудин-Горский проводил много времени в Европе, участвуя в научных конгрессах и фотовыставках в Риме, Милане, Париже и Берлине. Он получил золотую медаль на Международной выставке в Антверпене и медаль за «Лучшую работу» в области цветной фотографии от фотоклуба в Ницце[5].
В декабре 1906 года Прокудин-Горский первый раз отправился в Туркестан: для фотографирования солнечного затмения 14 января 1907 года (англ.)русск. в горах Тянь-Шаня близ станции Черняево над Салюктинскими копями. Хотя затмение не удалось запечатлеть из-за облачности, в январе 1907 года Прокудин-Горский сделал много цветных снимков Самарканда и Бухары.