В начале 80-х годов XVIII в. Джеймс Уатт запатентовал эффективную машину двойного действия и передаточный механизм, позволявшие превращать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное. Это изобретение позволило использовать энергию пара в промышленном производстве. В 1785 г. первая из машин этой системы была установлена на прядильной фабрике. В дальнейшем такие механизмы получили широкое распространение в промышленности и на транспорте. При этом они постоянно совершенствовались, в частности увеличивались их мощность и экономичность, скорость хода и т. д. Машины Уатта развивали мощность всего лишь в несколько лошадиных сил, но уже в середине XIX в. были созданы отдельные образцы паровых двигателей мощностью свыше 1 тыс. л.с.
Поскольку паровые двигатели поначалу были несовершенными и довольно дорогими, многие предприниматели пытались найти альтернативные источники энергии. В первые десятилетия промышленной революции довольно широко применялась тягловая сила животных, которые вращали ворот, приводивший в движение различные механизмы посредством ременной передачи. Еще большее распространение получил гидравлический двигатель, поскольку большинство европейских стран сравнительно хорошо обеспечены ресурсами водной энергии. Серьезный недостаток гидравлического двигателя заключалась в том, что он требовал жесткой привязки промышленного производства к источнику энергии — реке или водоему. Кроме того, большие неудобства причиняли сезонные колебания в обеспечении предприятий гидроэнергетическими ресурсами: в засушливых районах Европы реки летом пересыхали, а в северных — замерзали, и порой, как в России и Скандинавии, на длительный срок. Тем не менее даже в самых высокоразвитых странах Европы гидравлический двигатель вплоть до середины XIX в. успешно конкурировал с паровым.
Хотя паровой двигатель обладал большей мобильностью по сравнению с гидравлическим, издержки его использования были весьма высокими. Значительную часть их составляли транспортные расходы на доставку топлива. Поэтому промышленные предприятия, использовавшие паровую машину, располагались, как правило, вблизи от обильных источников топлива. В первой половине XIX в. в Великобритании, во второй половине этого столетия на континенте районы добычи каменного угля становятся одновременно и местами высочайшей концентрации крупной машинной индустрии: северо-восточные департаменты Франции, Рурский бассейн, Силезия, Донбасс и др.
В одной из основных базовых отраслей промышленности, в металлургии, промышленная революция ознаменовалась переходом к новой технологии выплавки чугуна и железа. Традиционные способы производства основывались на растительном топливе (древесном угле). Истощение его заставляло британских металлургов, начиная с середины XVIII в., активнее использовать в доменном производстве минеральное топливо (каменный уголь). При этом традиционный способ передела чугуна на железо с использованием древесного угля применялся вплоть до конца XVIII в. Производство железа отстало от выплавки чугуна. Но в 1784 г. британский инженер Г. Корт предложил метод пудлингования, позволявший заменить растительное топливо минеральным. В начале XIX в. этот метод получил широкое распространение, сначала в Великобритании, а затем и в других странах. Благодаря его применению удалось поднять производство железа.
На этот раз «узким местом» металлургической отрасли оказалась выплавка стали, спрос на которую быстро рос по мере развертывания промышленной революции. Проблему удалось решить благодаря двум важным изобретениям, которыми фактически завершился технический переворот в черной металлургии. В середине 50-х годов британский предприниматель Г. Бессемер предложил новый метод передела чугуна, названный бессемеровским. Через расплавленный чугун, залитый во вращающийся сосуд (конвертер), продували воздух, с помощью которого из металла удаляли углерод и другие примеси. Таким образом получали жидкие железо или сталь, которые отливались в болванки. Спустя 10 лет французский инженер Э. Мартен изобрел способ получения литой стали в специальной (мартеновской) печи, в которой можно было переделывать на сталь не только чугун, но и железный лом.