早在1717年—1721年，托马斯·隆比曾在德比附近装上按照意大利图样制造出来的捻丝机，建立起英国当时的第一家工厂。然而，捻丝机的使用并未成为任何新发明的起点，并没有引起丝织物的织造和精整方面的旧方法及其小生产体制的相应变化。在1721年之后的半个世纪当中，英国只有10家规模相近的丝织厂。第一架纺织机虽然出现于1733年，但长期没能得到实际应用，因为它尚不完备，不能立刻产生利润。约翰·怀亚特和刘易斯·保尔虽在北安普顿开办了英国的第一家棉纺厂，但终因机器的缺陷和不能产生利润而陷于破产。结果，纺纱机的发明未能传播开来，为利用这项发明所做的尝试也很少惹人注目。1733年，约翰·凯伊发明了飞梭，使织布速度加快。但“它的目的和结果仅仅是使手工业者不用助手就能生产出较宽的布”，并未显示出突破家内制生产组织的必然性。正因为如此，它的发展非常缓慢，18世纪60年代才开始传播，1800年才开始在约克郡使用。总之，上述最早使用的纺织业中的机器，未能在现实的经济过程中显示出变革和发展的必然性，未能引起与之相关的连锁反应，因而还不足以引起从生产技术到生产组织形式的一体性变革。虽然预示了产业革命，但尚未引发这场革命。
18世纪60年代，随着飞梭的应用，棉纱织业内部纺与织两大部门间的平衡开始被打破。棉纺供应紧张问题成为促进纺织技术改革的重要障碍。1764年，兰开郡的纺织工人詹姆斯·哈格里夫斯发明了一台多锭纺纱机，取名“珍妮机”，1768年投入使用，次年取得专利。珍妮机最初为8个纺锭，1770年增至16个，1784年又增至80个。这种机器的优点在于，它能使一个工人同时纺出多根纱线，因而使纺纱功效大为提高。由于它很适合于家内制手工业，因而得到了较为迅速的传播，尤其是在兰开郡。据计算，至1788年英国已有珍妮机2万台。但是，珍妮机实际上只是旧式纺车的简单改良，仍需人力操作，而且纺出的纱细而易断，不能作经线，因而尚未解决生产纯棉布的技术问题。1769年，理查德·阿克莱特取得卷轴纺纱机的发明专利。它最初以马力为动力，后又以水力为动力，故名水力纺纱机。水力纺纱机每台装有数十个纱绽。它的显著特点和优点在于，它不用人力操作而以水力为动力，这就在机器动力方面跨进了一大步，而且纺出的线坚韧结实，可作经线，从而解决了生产纯棉布的技术问题。由于水力纺纱机体积很大，家内工业作坊无法使用，只能建立多层建筑的工厂，同时由于体积很大，手工无力操作，只能以大的铁瓣水轮推动。因此，水力机显然比珍妮机更具有建立工厂制的条件。1771年，阿克莱特在富有水力资源的克罗姆福德建立棉纺厂，装上卷轴纺纱机，以水力作为动力，雇佣300余名工人。他的工厂迅速得到发展，办厂10年后，在厂工人数净增两倍。尤其重要的是，阿克莱特的成功，引发了一个用机器进行生产的工厂工业取代手工工场工业的演变过程。在阿克莱特办厂10年后，英国已有20家以水力为动力的工厂，至1790年增至150家。1784年，兰开郡有41家水力推动的棉纺厂，德比郡和诺丁汉郡分别有 22家和17家。至1800年，英国已有阿克莱特式的纺纱厂300家。1775年，阿克莱特又获得梳棉机和粗纺机的发明专利。前者能把原棉抽成连续的棉层，从而为纺机作业做好准备。后者能把梳好的棉花变成自行粗略拧绞的长圆形捻子，并进而将之纺成纱。这样，棉纺业的设备不仅日益增多，而且日趋系统化，因而使工厂成为一种必不可少的生产组织。不过，水力纺纱机所纺的线太粗，因而尚需改进。
童工出身的纺纱工人塞缪尔·克隆普顿经过5年努力，于1779年发明了走锭精纺机。它是综合多轴纺纱机和水力纺纱机的优点而制成的，故名“骡机”。这种机器纺出的棉纱柔软精细而又结实，从而为广泛应用奠定了基础。
它完全具备由家庭工业向机器工业转变的技术条件，因而很快得到了应用。
到1800年，英国已有600家骡机纺纱厂。这样，经过一系列机器的发明和应用，纺纱部门机械化的技术革新已基本完成。伴随技术革新而来的是生产组织系统的变革。机器的应用促使棉纺业生产日趋集中，工厂制获得较快的发展。由于具有技术先进、组织严密等优势，工厂制的发展大大地提高了纺纱工人的劳动效率。棉纱产量迅速增长，远远超出了织布行业的加工能力。棉纱大量过剩，导致棉纱出口迅速增长。
于是，在棉纺织业这一相互连接的生产序列中，出现了纺与织之间严重的比例失调。如不加以改变，则非但织布业得不到发展，而且连纺纱业的进一步发展也要受到极大的阻碍。可见，织布业的技术革新已经势在必行了。
1785年，牧师埃德蒙德·卡特莱特发明自动织布机，提高织布功效40倍。1791年，他在曼彻斯特开办第一家机器棉织厂。据说，在他的工厂里，一名童工利用水力织布机一天所织出的布，相当于用旧方法一周所织出的布。后经贺洛斯等人改进，自动织布机日臻完善，很快得到推广。继卡特莱特之后，在18世纪90年代，又有几家机器织布厂相继建成投产。到1812年，英国已有2400架动力织机。此时，机器织布已经能够同手工织布进行有效的竞争了。
在纺纱机和织布机发明应用过程中，与之相关方面的技术也在不断革新。除了前文所述梳棉机和粗纺机外，还发明了印花机、漂白机、整染机和净棉机。1783年，苏格兰人托马斯·培尔制成了滚筒印花机，使印花工作量比人工提高100倍，兰开郡随即开办了一些大的棉布印花厂。此外，氯气漂白法也开始普及。
纺纱机和织布机的发明和应用，基本上完成了棉纺织业生产的全面技术革新。技术和生产关系的变革在棉纺织业中首先开始，有着某些特殊原因。
首先，从棉纺织业的产生和发展来看，英国棉纺织业是通过改造传统纺织业而产生的。当时英国的棉纺织业面临着来自国内传统毛纺织业和进口印度优良棉布两方面的激烈竞争。棉纺织业要发展成为一个独立的新兴工业部门，在激烈的竞争中夺得一席之地，就必须不断革新本身的技术，从棉麻混纺转变到生产纯棉布，并且大大提高生产效率。18世纪初，棉纺织业在生产纯棉布的实践中已经取得了一定的成效。水力纺纱机的发明和应用最终解决了生产纯棉布的技术问题。第二，从国内外市场需求模式的变化来看，近代以来随着世界贸易范围的扩大，贸易的产品结构和地区结构开始发生变化。传统市场对传统商品（如毛呢）的需求势头日趋减弱。以柔软、质薄、穿着舒服而见长的棉布，深受社会各阶层人士的欢迎。国内外市场对棉布的需求量越来越大。一定意义上可以说，英国棉纺织业的兴起和发展，正是这种需求模式变化的结果。第三，从棉纺织业本身的特点来看，棉纺织业有技术革新的迫切要求，又有日益广阔的国内外市场。棉纺织业是一种新兴的工业，它没有传统，没有特权，不受行会制度的限制，因而享有自由发展的有利条件。
加之，棉花具有比羊毛更有粘合性而少弹性、更易于搓捻和拉长而成为连续纱线的优点。因此，面对变化着的需求模式，棉纺织业得以通过不断的技术革新建立起自己的竞争优势，使自己由小变大，后来居上，成为英国工业革命的先行部门。
“从棉纺工业中发出的那种决定性的刺激，在不几年内就普及到整个纺织业。”在棉纺织业机械化浪潮的冲击下，传统的毛纺织业也缓慢地走上了机械化道路。1773年，约克郡开始使用多轴纺纱机纺毛，1785年开始大量使用珍妮机纺毛。1780年—1800年，约克郡西区有数百家小型的粗梳工厂和大约30家精纺工厂建成。其间，利兹、哈德斯菲尔德和哈里法克斯在90年代相继出现了一些较大的工厂。1800年，约克郡有18家精纺工厂，多数以水力为动力。此后，约克郡的毛纺织业中开始普遍使用多轴纺纱机和走锭精纺机纺毛，用飞梭织出。卡特莱特发明的梳毛机自19世纪初开始为许多毛纺厂使用，1824年—1840年得到进一步推广。在西乡地区，1795年起开始建立机器毛纺厂，不过直到1830年为止只有几家。在苏格兰的格拉斯哥，1828年前后始见使用精纺机。苏格兰边界的卡拉设尔到1825年有9家毛纺厂，19世纪30年代和40年代，牛顿和兰尼卢等地也出现了几家毛纺厂。毛织业的机械化晚于毛纺业。迟至1820年左右，机器织布机才实验性地使用于毛织业。总地说来，传统的毛纺织业在采用机器和建立工厂制方面要缓慢得多。
1825年以后毛纺织业才迅速地机械化。在麻纺织业中，机器的采用和工厂的建立更为缓慢。1787年以后，达林顿陆续出现了几家亚麻纺织厂，其中最有名的是约翰·马歇尔创办的马歇尔工厂。从1790年到1840年，这家亚麻厂一直占据着优势地位。18世纪90年代后，麻纺机被引入苏格兰亚麻工业。到1800年，亚麻业中心敦提有5家亚麻纺纱厂、200O多个纺锭。麻纺机的使用范围很有限，自1820年以后，各种麻织业才开始使用机器。