Trabalhando no Nouvel Hôpital de la Pitié, junto com o professor Gaston Lion, ficou encarregado de fotografar peças cirúrgicas. Então, ele desenvolveu um dispositivo para fotografar a mucosa gástrica. O jovem Abreu foi se envolvendo com a radiografia, criada pelo médico alemão Roentgen, em 1895. Certa vez, ele ficou fascinado com um diagnóstico radiológico de tuberculose. O paciente já havia passado por outros exames que nada haviam detectado.
Abreu tornou-se chefe do Laboratório Central de Radiologia do Hotel-Dieu quando o titular do posto, doutor Guilleminot, afastou-se para servir na guerra. Manoel de Abreu aperfeiçoou-se em radiologia pulmonar quando foi assistente do professor Maingot, no Hospital Laennec, em Paris. Em 1919, apesar de já possuir conhecimento para desenvolver a abreugrafia, faltavam-lhe recursos técnicos. Ele defendia a utilização da radiofotografia como forma de diagnosticar a tuberculose, doença bastante comum na época.
Quando voltou ao Brasil, foi recebido por uma epidemia de tuberculose que assolava o Rio de Janeiro, em 1922. Sua influência proporcionou a instalação, no Rio de Janeiro, do primeiro serviço de radiologia destinado ao diagnóstico da doença. Passou a década de 1920 desenvolvendo estudos sobre a formação da imagem, que resultaram na radiogeometria. Abreu se casou em 1929 com Dulcie Evers, na casa de seus pais, em São Paulo. Quando assumiu a chefia do Serviço de Radiologia do Hospital Jesus, no Rio de Janeiro, decidiu criar a fluorografia por causa dos numerosos casos de crianças com tuberculose.
Numa noite de 1936, as imagens das primeiras fluorografias apareceram nítidas. No início, a fluorografia recebeu nomes como fotofluorografia, radiografia e Roentgenfotografia. O nome abreugrafia foi sugerido pelo médico Ary Miranda, presidente do I Congresso Nacional de Tuberculose, realizado em 1939. O termo tornou-se obrigatório em São Paulo no ano de 1958. O prefeito Ademar de Barros, a exemplo do presidente Juscelino Kubitschek, determinou que as repartições públicas usassem o nome abreugrafia para designar o exame e instituiu o dia 4 de janeiro, nascimento de Manoel de Abreu, como o Dia da Abreugrafia.
Sua obra estimulou a criação da Sociedade Brasileira de Abreugrafia em 1957 e a publicação da Revista Brasileira de Abreugrafia. Manoel de Abreu morreu de câncer de pulmão em 30 de abril de 1962.