Историки «промышленного переворота» всегда обращали особое внимание на стремительную механизацию и рост хлопчатобумажной промышленности в последние два десятилетия 18 века. Однако почти столетием ранее и почти одновременно появились два нововведения, чье воздействие на процесс индустриализации было едва ли не более фундаментальным, хотя его важность и проявилась спустя много лет. Это было изобретение процесса плавки железной руды с применением кокса (освободившее черную металлургию от зависимости исключительно от древесного угля) и «атмосферной» (раннего типа) паровой машины, дополнившей, а затем и заменившей ветряные и водяные мельницы (до этого единственные неодушевленные источники энергии).
Первые успешные попытки переработки каменного угля в кокс, пригодный для доменных печей, были сделаны еще в 1709г., однако изобретение распространялось медленно – к середине века лишь около 5% британского чугуна выплавлялось подобным образом. Лишь непрерывное удорожание древесного угля и дальнейшее совершенствование процесса выплавки чугуна и его переработки в мягкую сталь сдвинули дело с мертвой точки. Металлурги сумели использовать экономический эффект масштаба, сосредоточивая все операции в одних и тех же местах, обычно рядом с угольными шахтами. К концу века производство чугуна и железа (почти исключительно с помощью кокса) превысило 200 тыс. т, и Англия превратилась в их нетто-импортера.
Энергия пара была впервые использована в горнодобывающей промышленности. С ростом спроса на каменный уголь и руду, интенсифицировались попытки их добычи из все более глубоких шахт. Главным препятствием для роста добычи была проблема откачки из шахт воды, для чего, с начала 18 столетия, и стали применять паровые насосы. Наиболее удачной оказалась громоздкая, дорогостоящая и имевшая низкий КПД, но дававшая надежный результат паровая машина Ньюкомена (1712г.). К концу столетия использовалось уже несколько сотен таких машин, главным образом на угольных шахтах, где топливо было особенно дешевым. В 1770-х гг. шотландский инженер-самоучка Джеймс Уатт радикально усовершенствовал ньюкоменовский двигатель, сделав его более экономичным, компактным и практичным, и начал коммерческое производство своих машин в партнерстве с промышленником М. Болтоном. Усовершенствования Уатта открыли для парового двигателя множество новых применений, в частности в мукомольном производстве и в производстве хлопковой пряжи (впервые в 1785г.).
Текстильное производство (главным образом шерсти и шерстяных тканей, в меньшей степени льняных) значительно выросло в Великобритании (отчасти и в Ирландии) еще в «доиндустриальный» век. Использовалась в основном надомная система с давальческим сырьем, и лишь начавшееся в 18 в. производство шелка (сдерживавшееся его высокой стоимостью и конкуренцией континентальных производителей) основывалось на итальянской фабричной модели с использованием машин с приводом от водяного колеса.
Производство хлопчатобумажных тканей также было сравнительно новой в Англии отраслью и именно поэтому менее скованной ограничительным законодательством, цеховыми правилами и традициями, препятствующими техническому прогрессу. Целенаправленные попытки изобретения экономящих труд механизмов начались в 30-х и активизировались в 60-х – 80-х гг. 18 века. При этом асинхронные усовершенствования в технологии прядения и ткачества взаимно стимулировали друг друга. Поначалу механизация производства хлопковой пряжи развивалась опережающим темпом. Уже в 1770-х гг. появление тяжелой, дорогостоящей, но высокопроизводительной механической прялки Аркрайта, работавшей от водяного привода, прямо повело к созданию хлопчатобумажных фабрик (как правило, в сельской местности). К концу столетия ее стала вытеснять прядильная машина Кромптона, дававшая пряжу лучшего качества и приспособленная ок. 1790г. к работе от парового двигателя. Оба типа машин позволили широко применять более дешевый детский и женский труд, при этом последняя стимулировала строительство крупных фабрик (и концентрацию рабочей силы) в городах, где уголь для паровых машин был дешевле. В Манчестере, имевшем 2 хлопкопрядильные фабрики в 1782г., их число в следующие двадцать лет дошло до 52. Механизация хлопкоткацкого производства продвигалась медленнее (хотя первый станок с паровым приводом был запатентован еще в 1785г.) и лишь в 1820-х гг. стала в больших масштабах вытеснять ручной труд.
Технические инновации вызвали стремительный рост спроса на хлопок-сырец и его импорта. Составлявший менее 500т. в год в начале столетия, он вырос до 2500т к 1770г (накануне главных нововведений) и до 25000т к 1800г. Хлопок ввозился главным образом из Индии и стран Ближнего Востока, где рост производства не поспевал за растущим английским спросом. Рост импорта с островов Карибского моря и юга США сдерживался высокой себестоимостью отделения семян от фибры коротковолокнистых американских сортов (даже с применением рабского труда), пока американцы не механизировали этот процесс в конце столетия. Вскоре после этого США стали главным поставщиком сырья ведущей к тому времени отрасли британской промышленности. В 1860г. Британия импортировала уже более 500 тыс. тонн хлопка-сырца. Рост объема и снижение себестоимости производства в результате вышеназванных и многих других усовершенствований, затронувших все его этапы, вскоре привели к бурному росту экспорта пряжи и хлопчатобумажных тканей: к 1803г. их вывоз по стоимости превысил вывоз шерстяных тканей, на экспорт шло уже до половины или более всей производимой продукции.
Технический прогресс в хлопчатобумажном производстве, черной металлургии и появление паровых машин составили ядро процесса ранней индустриализации в Великобритании, но это были не единственные затронутые переменами отрасли. Причем далеко не все перемены требовали применения механической энергии. Как раз в то время когда Уатт совершенствовал свой двигатель, другой шотландец, Адам Смит, приводил свой знаменитый пример с фабричным производством булавок в «Благосостоянии наций»: там огромное повышение производительности достигалось исключительно специализацией и разделением труда. В ряде отношений этот пример символичен для многих отраслей, производивших потребительские товары – от горшков и сковород до часовых механизмов.
Представительным примером является керамическая промышленность, развитие которой стимулировалось появлением массового спроса на отечественный фарфор и фаянс, в свою очередь связанного с ростом популярности чая и кофе и благосостояния средних классов. Сотни мелких мастерских, концентрировавшихся (вследствие удорожания древесного угля) в районах каменноугольной добычи, добивались увеличения производительности главным образом через развитое разделение труда.
Значительный рост и диверсификацию переживала также химическая промышленность (например, коммерческое производство серной кислоты, соединений хлора, щелочей). Хотя некоторыми своими достижениями отрасль обязана открытиям ученых-химиков (особенно француза А. Лавуазье и его школы), в большей степени они стали результатом эмпирических поисков пытавшихся преодолеть нехватку сырья английских производителей мыла, бумаги, красителей, посуды и текстиля, у которых в свою очередь учились химики. Такая ситуация вообще характерна для взаимоотношений науки и производства в 18 столетии.
Добыча угля, рост которой стимулировался нехваткой древесного топлива, в свою очередь стимулировала не одно только изобретение паровой машины. Побочными продуктами коксования были угольный деготь и угольный газ; последним уже в 1812г. освещались улицы Лондона. Первые железные дороги и паровозы также появились на каменноугольных копях или вблизи них. Ко времени появления первых локомотивов сотни миль рельсовых путей уже использовались для облегчения транспортировки угольных вагонеток в шахтных туннелях и на поверхности. С начала 19 столетия их иногда стали приводить в движение стационарными паровыми машинами и тросами. С постройки таких машин начинал и изобретатель-самоучка Дж. Стефенсон, конструктор первого вполне рабочего паровоза «Ракета». Первый из его локомотивов открыл движение на небольшой «угольной» ветке в 1825г., а в 1830г. открылась обычно считающаяся первой в мире железной дорогой общего назначения линия Ливерпуль – Манчестер.