1913年，22岁的吴蕴初从上海兵工学堂化学专业毕业后，来到武汉汉阳铁厂任化验师，每天做一些简单的单项、次要的化验，虽然薪水可观，足以过得衣食不愁，但这并不是吴蕴初所追求的目标。他期望自己能在学术与实际研发上有所造诣，就算受再大的累也值得。既然与自己所追求的目标相违，那不如趁早离开，1915年，吴蕴初决定另谋新路。而恰在此时，有几个天津人想集资创办一家硝碱公司，得知吴蕴初曾是化学专业的高材生，便力邀其一同筹办。当时，在国内还没有一家具有规模性的硝碱公司，如果创办成功将会为国家增添一份实业，吴蕴初认为自己大展才华的时候终于来了，立即整装北上，满怀希望地赶到天津，但得到的消息却是：筹办计划取消了。
　　但天无绝人之路，本已辞掉了工作、受困于天津的吴蕴初，此时接到了汉阳铁厂让其重返的来信。原来，为了提高生产效率；汉阳铁厂决定试制在国际上已应用于筑炉的，效能很好的矽砖与锰砖，虽然资金花费不少，但厂里有关技术人员施出了浑身解数也未试制成功。吴蕴初的返回让他们如获救星。
　　吴蕴初是有备而来的，矽砖与锰砖他虽未研制过，也没读过有关的技术资料，可凭他的化学知识与分析，觉得这个难题虽大，但自己还是有些把握。何况当时国内矽砖与锰砖领域基本上还是空白，一旦攻下这个难关，不仅对汉口铁厂，对全国的冶炼企业都有好处。
　　吴蕴初很能吃苦，只要他下了决心的事，就会不遗余力地去做。他到处奔走收集查找材料。凡有关的技术条件与数据，哪怕细微到一句话，甚至只有些间接关系，他都会认真地、一字不漏地抄录下来，再带回住所进行汇总、综合、分析。功夫不负有心人，不久，吴蕴初终于研究出完善的方案，并经他亲手试制几次后大获成功。这是中国人制造矽砖与锰砖的首例；也为中国企业使用矽砖、锰砖开创了良好的开端，做出重大的贡献；年仅25岁的吴蕴初在化学事业上取得的首次成功。此后，在矽砖、锰砖的推广使用中，吴蕴初的名字不胫而走，他因此出任了砖厂的厂长，更被当时我国最早、最大的兵工厂——汉阳兵工厂聘为该厂的制药课课长，并授予少校军衔。吴蕴初一时声名鹊起。
　　
　　创业路上屡遭重创
　　
　　名利双收的吴蕴初不断接到要与其合伙做生意的邀请，但均被他拒绝，惟独对汉口燮昌火柴厂老板宋伟臣的邀请一口答应。原因是宋伟臣提出要与他合办一个硝碱公司，由宋伟臣出资，吴蕴初出技术并任总工程师兼厂长，利用兵工厂的废液生产氯酸钾。当时，国内氯酸钾多是购自德国，一大笔运费不说，出关、入关的关税也掌握在外国人手里，不知要花多少冤枉钱。
　　在天津没能办成硝碱厂的吴蕴初自然是又找到了施展才能的机会，只有26岁的他一身兼起三职。但当吴蕴初将生产氯酸钾的整套技术工艺研究成功，并交给炽昌硝碱公司付诸生产时，因为一战而伤痕累累的德国却携氯酸钾卷土重来。凭借着他们攫取的在华特权，进行疯狂的商业掠夺。小小的炽昌公司只好被迫转产，改做火柴的另一种原料——牛皮胶。
　　为了不让牛皮胶再被挤出市场，吴蘊初对技术精益求精，在工艺上追求完善，成本也大大地降低，然而负责提供资金的宋伟臣却因氯酸钾事件吓破了胆，再也不肯拿出更多的钱来做投资。此时，吴蕴初听说上海的刘鸿生在苏州办了家鸿生火柴厂，并且买下了其岳父叶恭世的苏州燮昌火柴厂，生意很是兴旺，被称为“火柴大王”，吴蕴初托人转达了欲与刘鸿生合作的想法，本就想将外国火柴连同原料一道驱出中国市场的刘鸿生爽快地答应了吴蕴初的合作要求，并很快出资在上海日晖港附近的一块地皮上办起牛皮胶厂，厂名叫做“新炽昌”。然而经过一段生产后，牛皮胶并未打开市场，此时瑞典、日本的火柴反而大量涌入，刘鸿生的火柴厂也遭到了冲击。眼看牛皮胶也难得持久，吴蕴初又打算用电解食盐的方法生产盐酸烧碱。但此时的刘鸿生也没了兴趣，开始精心打造他的第二支柱产业——水泥厂。
　　“新炽昌”陷入了绝境。
　　
　　“味之素”专利之争
　　
　　1921年，吴蕴初把目标瞄准了日本产品“味之素”。当时的“味之素”全世界只有日本生产，中国的调味品市场上也只有日本的“味之素”产品。吴蕴初与日本产品展开了几十年的搏斗，终于创出一片中国化工产品的新天地。
　　吴蕴初首先买了一瓶日本的“味之素”回家研究。他发现，所谓“味之素”成分就是单一的谷氨酸钠。谷氨酸钠是1866年由德国化学家里德豪森研制成功的，德国人当年是从植物蛋白中提取的这种成分，由于技术条件的限制，当时这种产品在欧洲并没有批量生产。
　　1915年，受德国人的启发，日本化学家池田从海藻和鱼类、豆类中成功提取谷氨酸钠，并开始大规模生产，形成了全世界独一无二的调味品“味之素”。同时，日本人对谷氨酸钠的提取工艺严格保密，企图长期垄断世界市场。1921年，吴蕴初利用空余时间，和夫人一起，在上海租用的一处住房的阁楼里，开始研制提取谷氨酸钠的技术。经过不懈努力，他终于获得了第一批产品，虽然重量只有十几克。
　　工艺成功后，吴蕴初开始四处寻找投资人。当时上海有一个张崇新酱园，老板名叫张逸云。张逸云在上海有十几家分号，当时资产达100万银元。吴蕴初通过张逸云的合伙人找到了他。同样抱有振兴本国工业理想的张逸云当即同意，与吴蕴初合作建立“天厨味精厂”，并且在吴蕴初的提议下，采用了至今仍在使用的“佛手”商标。
　　天厨味精厂的佛手牌味精一上市，立即打破了日本“味之素”的垄断。吴蕴初的工艺使得他的味精成本比日本要低，产品的定价也低于日本“味之素”的水平。产品推销的口号之一就是“国货味精”，还有“完全胜过日本味之素”。天厨味精的上市，正好迎合了一个历史潮流。从五四运动后，中国人的爱国热情不断高涨，提倡国货的声音响遍全国各地。
　　1924年，日本首先向北洋政府有关部门提出，吴蕴初的味精工艺是抄袭日本的，不能算作发明，也不能算作自有专利。但是日本在味精专利上的理由根本站不住脚。他们是从鱼类、豆类、海藻中提取谷氨酸钠，而吴蕴初则是从谷物（面粉）中提取。而且，吴蕴初也从未见过日本人严格保密的提取工艺。因此，按照国际专利标准，吴蕴初的“味精”完全能够获得自己的专利。
　　在第一回合战胜日本“味之素”后，1925年，吴蕴初将自己的生产工艺公开，在英美等国申请了专利。这也是中国历史上，自己创制的化学产品第一次在国外申请专利。1926年，佛手牌味精获得美国费城世界博览会金奖。1930年、1933年，吴蕴初的味精在世界博览会上连续获得奖项，佛手牌味精成功打入了欧洲等海外市场。日本“味之素”在东南亚的市场也被中国产品取代。
　　1926年，吴蕴初宣布，放弃味精的国内的专利，希望全国各地大量仿造生产。此后，国内各地先后出现了十几个味精品牌，国货味精市场极大繁荣，日本的“味之素”除了在日本关东军占领的我国东北地区外，在中国的其他地区再也难见踪影。
　　味精制造过程需要使用盐酸，当时，中国还不能自己生产盐酸，生产味精所需要的盐酸都要从日本进口。吴蕴初立即向股东提出，建立自己的酸碱厂，自主生产盐酸。1929年，“天原”电化厂成立，吴蕴初开始自己生产盐酸。“天原”的含义就是“为天厨提供原料”。1929年，天原电化厂投产，日产盐酸两吨、液碱四吨、漂白粉三吨。这些产品与味精一样，在此前的中国是空白领域。而且，这三种产品当时在中国市场都是日本产品占据主导地位。
　　随着天原的成功，吴蕴初逐渐考虑建立自成体系的天字号化工集团。
　　
　　创建“天字号”系列
　　
　　1932年，吴蕴初赴美国考察氯碱工业时，了解到杜邦公司有一套中型合成氨试验工厂停业，成套设备待售，十分动心。原来他早就想利用天原厂放空的氢气做合成氨，再从氨做硝酸。但是由于办氨厂和硝酸厂投资大，技术难度高，产品销路没把握，吴蕴初因此而甚感踌躇。这次对方要价18万元，通过谈判，对方愿以半价成交。吴蕴初随即与张逸云取得联系，拍板成交。共筹集资金100万元，在天原厂附近的河对面，购地造房，开办天利氮气厂。工厂取名“天利”，意为利用天然氢气。1934年春，吴蕴初又亲赴西欧考察，买下了法国的硝酸设备。他自己还留在法国学习较长一段时间硝酸生产技术，回国后，他亲自主持安装、试生产。1935年秋，天利氮气厂合成氨正式投产。
　　在美考察期间，吴蕴初还详细了解了美国通用陶瓷公司及所属厂家。凭着他当年做矽砖的经验，吴蕴初认为，耐酸陶器必须做到自给自足。此后，他于1935年在上海龙华镇济公滩开办陶器厂，取名“天盛陶器厂”。
　　天厨、天原、天利、天盛４个轻重化工企业的创办，不仅形成了自成体系、配套发展的天字号集团，而且也带动了中国一系列有关产业，对中国经济的发展和国计民生作出了重要贡献。