动力问题是工业发展中的突出问题。在工业革命以前，风力、畜力、人力和水力曾被广泛地作为动力应用于多种工业活动。工业革命开始后，水力日益成为主要的机械动力。以水力取代人力和畜力，使劳动生产率大为提高。
正是在“水力机时期”英国迈开了工业机械化的关键一步，建立了第一批近代工厂大工业。然而，以水力代替人力和畜力并未从根本上解决机械化的动力问题。因为，水力资源是一种“自然赋予要素”，具有易变性和地理分布上的限制，而工业在机械动力上仰赖于“自然赋予要素”，必然带来严重的局限性。首先，工业只能分布于有限的地区。由于使用水力机，工厂不得不设在大流量的急流旁边。在英国，只有彭宁山脉附近、苏格兰和威尔士的部分地区才具备这样的条件，而其余地区则由平原构成，河流缓慢，无法使用水力机。其次，工业活动无法连续进行。由于河流流量的季节性变化及河流落差等限制，水的供应不能常年保持不变，从而造成工业生产的季节性变化。
随着工业革命的展开，这种局限性越来越大。于是，引入新的动力便成了工业革命发展的关键。
利用蒸汽机作为机械动力的研究活动很早就开始了。1698年，英国人萨维利发明了蒸汽抽水机，但升水高度只有100尺左右，而且有易爆危险。1705年，纽康门在改进萨维利抽水机的基础上制成了可用于矿井的抽水机。它是靠蒸汽冷却产生的部分真空所形成的大气压力来运转的。与萨维利抽水机相比，纽康门的抽水机虽然冷凝更加迅速而完善，易爆危险也已克服，但仍然效率很低，耗煤量很大，因此没有得到迅速而广泛的应用。将蒸汽力变为大工业的机械动力的任务是由詹姆士·瓦特完成的。他是格拉斯哥大学的仪器修理工。在著名热力学家、格拉斯哥大学教授布莱克热力学理论的直接影响下，他在修理纽康门抽水机的过程中发现它有两大缺点：一是恢复汽缸内部高温需要耗去大量热量，二是冷却不足导致冷凝不完备。于是，瓦特在潜热原理指导下，经过几年实验发明了与汽缸分离的冷凝器，以蒸汽取代气压作为动力，从而制成了单动式蒸汽机，并于1769年取得发明专利。这种机器克服了纽康门蒸汽机汽缸温度变化不定的缺陷，使热功效率大为提高，并且大量节省燃料。然而，单动式蒸汽机的制成，只是变蒸汽动力为机械动力的第一步。要使它直接能用于发动各种机械，尚需进一步研究改进。在工厂主马修·波尔顿的合作和资助下，瓦特经过10多年的研究，终于在1782年制成了复动式蒸汽机。它通过传动装置可作旋转运动，能直接与纺纱机相接，并且运行可靠，耗煤量低，不仅可以用作各种机器的动力，而且功率大为提高。
这样，复动式蒸汽机的制成，基本上完成了蒸汽机的发明和改造过程。蒸汽力取代水力作为机械动力，从根本上克服了水力动力给工业生产带来的局限性。从此，工厂可以设在原料、燃料、劳动力资源、交通运输及市场条件较有利的地方，生产要素得以突破地域限制而实现最大程度的优化组合。蒸汽机的改良和应用开始了一个机械动力蒸汽化过程。
瓦特的蒸汽机最初运用于马修·波尔顿的索霍工厂，用以推动鼓风机、滚轧机和汽锤。该厂应用蒸汽机的成功，引起其它工厂的仿效。至1783年，已有66台蒸汽机投入使用，其中2/3用于采矿业和铸造业。1785年，在帕普尔维克出现了英国第一家以蒸汽为动力的棉纺厂。此后，罗伯特·皮尔、彼得·德林克沃特、理查德·阿克莱特等人相继将蒸汽动力引入他们的工厂。
1785年—1800年生产出的蒸汽机有82台供棉纺厂使用，其中55台用于兰开郡的工厂。至1831年，格拉斯哥有41家以蒸汽为动力的棉纺厂。19世纪 30年代以后，蒸汽动力在棉纺业中占据了优势。蒸汽动力的应用使纺锤数大量增加。18世纪80年代，英国的纺锤数约为170万，1844年—1846年为1950万，增长10.5倍。1791年，蒸汽机开始用于棉织厂。1806年，曼彻斯特建立了第一家以蒸汽作为动力的棉织厂，1818年增至14家。18世纪80年代，在英国棉织业中手工织机占绝对优势。手工织机20万台，而动力织机只有 2400台。1844年—1846年，情况发生了根本的变化。动力织机增至22.5万台，而手工织机则减少到6万台。而且，蒸汽动力超过了水力。至1833年，蒸汽马力数为4.6万匹，而水力马力数为1.2万匹，前者为后者的近4倍。到19世纪30、40年代，作为工业革命先行部门的棉纺织业，率先实现了机械动力的蒸汽化。随着机械动力蒸汽化的完成，工厂制最终确立起来。到1840年，棉纺织业的工厂工人数已经超过手织机工人数1倍多。可见，蒸汽动力的应用，极大地推动了工厂制度的发展。
在棉纺织业的带动下，其它纺织业部门也相继开始了机械动力蒸汽化过程。1794年，蒸汽机开始应用于毛纺厂。1800年，约克郡西区毛纺织厂中有 8000台蒸汽机投入使用。毛纺织业使用动力蒸汽化迟于棉纺织业。至1835年，整个毛纺织业的动力织机约5000台。1838年，动力织机中蒸汽马力超过了水力马力数。不过，至19世纪50年代，毛织业中动力织机的数量才超过手工织机。第一家完全用蒸汽机作动力的纺丝厂在1819年—1820年建成。至1835年，英国共有2000台动力丝织机。1838年，动力织机中蒸汽马力数已为水力马力数的2倍。随着机械动力蒸汽化过程的进行，蒸汽机的数量不断增加。1800年为1200台，1825年增至1.5万台，增长11.5倍。蒸汽动力的广泛应用，是人类生产技术上的一次重大飞跃，是人类认识自然和利用自然的一个突破。它给工业革命以极大的推动力，保证了英国工业革命向纵深发展。