La science de l'observation. La méthode scientifique du XVIIIe siècle est une rupture décisive avec le passé. Plutôt que d'accepter les enseignements de la religion organisée et de déduire des informations de l'apprentissage traditionnel, les philosophes naturels (qui seraient maintenant appelés scientifiques) de l'ère des Lumières ont fondé leurs conclusions sur une enquête de première main sur la nature et les phénomènes naturels. Ils ont utilisé des approches d'observation et expérimentales rigoureuses pour examiner ce qui s'était passé, même lorsqu'ils ne comprenaient pas encore pourquoi cela s'était produit. En raison de ce nouvel intérêt scientifique pour le monde naturel, un grand nombre de non-savants de toutes les classes sociales ont observé le ciel, expérimenté des machines et classé des espèces végétales et animales. Leur volonté d'enquêter, leur capacité à appliquer la nouvelle méthode scientifique, et leur insistance sur «quoi» plutôt que «pourquoi» ont tous joué un rôle clé dans les percées technologiques de la révolution industrielle. En fait, les développements technologiques fondamentaux de la première révolution industrielle, qui a commencé au cours de la seconde moitié du XVIIIe siècle et se sont poursuivis bien dans la suivante, ont été réalisés par des artisans dans leurs ateliers et non par des scientifiques formés à l'université. Bien que les développements scientifiques des XVIIe et XVIIIe siècles aient encouragé et permis de tels bricolages, il n'y avait aucun lien direct entre les avancées théoriques de la révolution scientifique et la technologie qui a déclenché la révolution industrielle.
Coton et technologie. Au cours de la seconde moitié du XVIIIe siècle, des développements technologiques critiques ont changé le processus de fabrication de manière si significative que la transformation est devenue connue sous le nom de «révolution industrielle». La plupart des nouvelles machines ou procédés ont été inventés en réponse à des problèmes spécifiques qui ralentissaient la production. En ce sens, ces progrès étaient motivés par la «demande» économique plutôt que par «l'offre» scientifique. La révolution industrielle a commencé dans l'industrie textile, en particulier dans la fabrication de tissus de coton. Parce que le coton est plus résistant et plus facile à travailler que la laine, le lin ou la soie, les textiles de coton sont plus facilement produits par des machines et le coton était largement disponible. Le coton avait un marché potentiel énorme, supérieur à celui de tout autre textile.
Filage. Le premier obstacle à l'expansion de la production était la difficulté de fabriquer suffisamment de fil de coton pour répondre à la demande. Ce problème a été résolu par Richard Arkwright (1732-1792) avec son cadre de filature à eau (1769), par James Hargreaves (mort en 1778) avec sa jenny de filature à main (brevetée en 1770) et Samuel Crompton (1753-1827) ) avec sa mule tournante (1779). La machine de Crompton combinait les deux sources d'énergie de manière impressionnante; un mulet en rotation faisait deux cents à trois cents fois le travail d'un rouet. Cette mécanisation a poussé les tisserands à suivre la production de fil. En 1785, Edmund Cartwright
(1743-1823) a répondu en développant le métier à tisser mécanique. Bien que pendant plusieurs décennies, le métier à tisser mécanique n'ait pas produit de tissu plus rapidement qu'un tisserand, un ouvrier pouvait y faire fonctionner deux, et plus tard plusieurs, en augmentant considérablement la production. Dans les années 1780, Arkwright améliora considérablement les machines à carder antérieures, qui peignaient et redressaient le coton. Une autre contribution importante à la transformation du coton est venue en 1793, lorsque l'inventeur américain Eli Whitney (1765-1825) a développé l'égreneuse de coton pour extraire les graines et la saleté du coton brut.
Blanchiment. Le fil fini pourrait être blanchi avec du chlore en utilisant un procédé mis au point par le chimiste français Claude-Louis Berthollet (1748-1822) en 1784. En 1799, le chimiste anglais Charles Tennant (1768-1838) a grandement amélioré une découverte européenne continentale en combinant le chlore avec de la chaux pour faire de la poudre décolorante plus facile, plus efficace et moins chère à utiliser.
Croissance. Bien que la production de laine soit restée la plus grande industrie textile tout au long du XVIIIe siècle, l'industrie du coton s'est développée rapidement. La production de coton britannique a été multipliée par dix environ entre 1760 et 1800 et s'est accélérée encore plus rapidement au dix-neuvième siècle. En 1830, les produits en coton constituaient la moitié de toutes les exportations britanniques.