机械化近代大工业的普遍发展和最终胜利，不仅取决于机器动力的蒸汽化，而且有赖于冶金和采煤业的技术革新来为之提供建筑材料和工业燃料。
冶铁业在工业革命之前已成为英国的重要工业之一。但由于长期以来一直以木炭作燃料，冶铁业的发展日趋缓慢。至17世纪，随着森林资源的日渐短缺，铁产量开始逐年下降。结果，富有铁矿和煤矿的英国，却要靠进口生铁来发展本国的金属制造业。尽管英国史学界对木炭短缺是全国性还是地方性的、冶铁业是否因缺乏燃料而发展缓慢等问题尚有不同看法，但以木炭为燃料造成的局限性是显而易见的。首先，以木炭为燃料使冶铁业的经营规模无法扩大。直到1720年左右，全英国只有60座高炉，年产生铁仅1.7万吨。
这一史实说明，靠木炭来冶铁无法建立起适应本国需要的冶铁业。第二，以木炭为燃料不是立足于开发自然资源，而是单纯地减少森林资源。因此，从长远来看，既缺乏发展潜力，也不利于经济的全面发展。第三，以木炭为燃料不符合生产要素优化组合的规律，无法将铁矿与煤矿藏量丰富而且比较接近这一“要素赋予”优势转化成现实的经济优势。鉴于木炭冶铁有其本身无法克服的局限性，早在17世纪初，就有人著书认为，以煤为燃料冶铁可以大量节省燃料，保护森林资源，带来大量的利润，并且能保证冶铁业持久而迅速的发展。
1709年，阿伯拉罕·达比在希罗普郡的科尔布鲁克代尔以焦炭冶铁获得成功。但是，用达比冶铁法炼出的铁含硫磺等杂质太多，而且质地很脆。18世纪30年代，达比的儿子改造了制造焦炭的方法，加强了水力鼓风机的风力，并将生石灰与矿石混合，以防止金属在熔化时变质。此后，焦炭冶铁法开始向其它地区传播。1756年，威尔金森在斯塔福德郡的布拉德利建立了最早的焦炭冶铁炉之一。但由于冶铁炉和鼓风设备没有重大改进，焦炭冶铁法未能显示出它的经济优势。直到1750年为止，焦炭生铁与木炭生铁的相对价格一直有利于木炭冶铁。因此，焦炭冶铁法的传播仍很缓慢。1760年，英格兰和威尔士只有17座焦炭炉，而苏格兰实际上还没有。1761年以后，约翰·斯米顿发明的带有汽筒的鼓风机开始投入使用。它可以使一座高炉的周产量由 10—20吨提高到40多吨。此外，从18世纪中期至19世纪20年代，生产需求量以每10年50%的速度增长。于是，随着生铁需求的日益增长和鼓风机的改进，木炭冶铁开始失去价格优势，而焦炭冶铁法传播的步伐则开始加快。1774年，英国的焦炭炉增至31座。1775年以后，蒸汽动力广泛应用于鼓风炉，使风力大为增强，炉温升高，减少了硫磺等杂质，提高了生铁质量，同时又降低了耗煤量，从而提高了焦炭冶铁的经济效益，使木炭冶铁与焦炭冶铁的相对价格转而对焦炭冶铁有利。价格优势的获得，促成了焦炭冶铁法的迅速传播。焦炭炉由1788年的53座增至1790年的81座，而木炭炉则由 1717年的61座减少至1790年的25座，此时英国生铁产量的90%出自81座焦炭炉。这样，至18世纪末英国完成了由木炭冶铁到焦炭冶铁的历史性转变。
随着焦炭冶铁法的应用，产煤区日益成为冶铁业的主要生产区，煤矿与铁矿藏量丰富的天赋条件变成了经济优势。英国的冶铁业在煤铁结合的基础上迅速发展起来。1806年，焦炭炉增至162座，年产量26万吨，残存的11座木炭炉的产量已经无足轻重了。据统计，1788年—1830年，开工的冶铁炉净增2倍，生产量增长10倍。焦炭冶铁法的完善极大地提高了生铁产量。
至18世纪末，仅达比家族的铁矿的产量即相当于焦炭冶铁取代木炭冶铁之前英国生铁总产量的3/4。可见，随着蒸汽鼓风设备的发展而完善起来的焦炭冶铁法，使英国的冶铁业出现了新的飞跃。
生铁冶炼法的技术革新促成了熟铁生产和炼钢技术的改革。1740年，本杰明·亨茨曼发明了熔炉精炼优质钢的方法。1774年，设菲尔德已有7家铸钢厂应用此法。由于英国不能生产熟铁，只好从俄国和瑞士进口条形铁。生铁产量的日益丰富为改用国产铁炼钢提供了可能性。但是，只有进一步改革冶铁技术，将含有杂质的生铁加工成熟铁，才能实现这一可能性，生铁业才能获得广泛的国内市场。
1784年，在海军服役的工程师亨利·科特发明了“搅拌法”和“辗压法”。
所谓“搅拌法”是指，当生铁在熔炉里化成半流体状态时加以搅拌，以烧掉生铁中含有的碳素，从而炼出熟铁。它的发明，使以焦炭冶炼出高质量熟铁得以成功。所谓“辗压法”是指，以辗压机取代铁锤将熟铁辗压成钢。它的发明使锻铁效率提高15倍。科特的发明使英国冶金业进入一个新的时期，从此自成一体的英国钢铁工业开始建立起来。1785年，在设菲尔德建成第一座近代型的炼钢厂，其熔炉比过去增大50倍，冶炼效率大为提高。科特法首先在南威尔士广泛应用，1800年开始传入苏格兰，至19世纪20年代，在斯塔福德郡和英格兰的其它产铁区得到相当广泛的应用。经过不断改进，冶铁效率日益提高。使用原来的拉特法用2吨生铁可炼成1吨条铁，到19世纪40年代只用1.37吨生铁即可生产出1吨熟铁。随着科特法的应用和推广，英国由熟铁进口国变成了熟铁出口国。1815年—1833年，英国条铁出口量增加 1倍。英国既摆脱了对昂贵条铁的依赖，又在国内形成了从生铁到熟铁直至钢生产的一体化钢铁工业体系，在斯塔福德郡、约克郡，尤其是南威尔士建立了许多一体化冶金企业。从煤和矿石的开采，到铁条的切割和成品的生产，都在同一地点由同一企业进行。这些一体化钢铁企业中，最著名的有苏格兰的卡伦铁厂、威尔金森的铁厂。冶金业的一体化加快了生产过程，提高了生产效率，促进了冶金业各环节的发展。
机械动力的蒸汽化、焦炭冶铁技术的推广以及工业革命期间人口的迅速增长，大大地增加了对煤的需求量，使煤“成为英国工业技术转变的关键性燃料”。因此，工业革命向纵深发展，使采煤业的技术革新必不可少。在采煤业的技术革新当中，蒸汽力的应用占有突出地位。17世纪末和18世纪初，矿井蒸汽抽水机已经投入使用。随着蒸汽机效率的提高，蒸汽抽水机得以应用到更深的矿井。1775年以后，东北部和米德兰地区若干较大的煤矿采用了 “波尔顿—瓦特式”蒸汽机。至19世纪，蒸汽抽水机已普遍用于矿井。18世纪90年代，一些矿井开始以蒸汽卷扬机取代旧式的马力装置。19世纪40年代，在兰开郡和北部的矿井中，卷扬机的功率增加到100—170马力不等。
用滑条升降金属车起煤的方法早在1800年以前即已开始试用，1830年后遍及约克郡的浅矿井。1834年—1835年，赫尔设计出了一种双层的金属升降台。这种起煤装置特别适合于深层矿井。19世纪40年代，在一些技术先进的煤矿中，重型起煤机都已安装了金属缆绳。1831年开始采用蒸汽凿井机。
1815年戴维发明了安全灯，减少了地下瓦斯爆炸的危险。19世纪40年代，北部煤田的一些较深的矿井使用了火灯通风法。英国的煤炭资源不仅藏量丰富，而且易于开采。英国煤产量的增长非常迅速。1700年—1760年，英国煤产量由300万吨增加至500万吨，1760年—1800年又由500万吨增至1100万吨，至1840年增到3370万吨。英国成为重要的煤炭出口国之一。