科学与技术始终相伴于人类认识和改造自然的过程中。近代以前，技术多源于工匠经验，与科学联系松散；进入近代后，技术逐渐转向对科学的自觉运用，推动了人类认知边界的拓展与生产方式的革命性变革。
一、生产方式变革：第一次工业革命的发端18世纪60年代，英国凭借资产阶级君主立宪制的政治保障、殖民掠夺与圈地运动积累的资本和劳动力、牛顿力学等科学理论支撑，率先开启第一次工业革命，这场革命以机器取代手工工具为核心标志。
工业革命始于棉纺织业的技术迭代：1733年，当过纺织工场机械工人把经线之间的手工穿梭改成机械穿梭。由于穿梭的速度比原来大大加快，故名“飞梭”。由于飞梭提高了织布的效率，往往1个织工需要的棉纱，要由10个纺纱工供应，甚至更多，从而导致缺纱现象日益严重，迫切要求纺纱技术提高。1765年，织工哈格里夫斯发明了多轴纺纱机，他以妻子的名字命名为“珍妮纺纱机”。由于纺纱机的普遍运用，纱量大增，除了满足织工需要外，还有剩余，这样纺纱和织布之间的平衡又被打破了。织布机的革命推动过纺机的革命。现在，纺机的革命又反过来推动织布机的革命。1785年，卡特赖特的水力织布机将工作效率提升40倍。在纺织机革命的带动下，造纸、榨油、印刷等行业的工作机革命也发展起来。
二、工业革命中的动力变革第一次工业革命以纺织机等工作机的革新为开端，但所有的工作机革命最后都遇到了动力的困难。因此，以工业革必然向动力机的革命迈进。
动力、能源在社会生产中的作用极为重大。人们最初只能用自己的双手，后来用风力、水力、畜力等自然力代替人力，当然是一种进步。但是风力、水力等自然力，但受限于稳定性、地域限制等问题，无法满足规模化生产需求。
早在公元1世纪左右，古希腊的发明家曾运用蒸汽的力量，发明过一种玩具蒸汽机械。使带有喷气管的臂能在一个轴上旋转。
1601年，意大利物理学家设计和研制过一种利用蒸汽提水的机器。
1690 年由法国人巴本为路易十四的花园设计了一种活塞式蒸汽水泵，为以后活塞式蒸汽机的发展开辟了道路。
为了解决矿井的排水问题，英国的纽可门设计的“纽可门蒸汽机”解决了矿井排水难题，却因热效率低、耗煤量大难以普及。
1764年瓦特在修理纽可门蒸汽机时，发现热量浪费的核心症结，历经20余年的不懈探索改进，最终制造出高效通用的蒸汽机，成为工业革命的核心动力源。
三、水陆交通的革命：蒸汽轮船和蒸汽火车的诞生瓦特蒸汽机的发展，使各行各业出现了一个前所未有的发展时期，原材料、产品和机器的运输以及人员的频繁往来，使交通运输问题越来越突出，海上的帆船和陆上的马车已经远远不能适应运输的需要，船与车的革命迫在眉睫。
郑和船队中最人的船载重达800吨，哥伦布曾乘船到达美洲，麦哲伦曾环球航行，但是，航行的动力依然是人力和风力，即桨和帆。蒸汽机为船舶革命提供了条件，1807年，富尔顿在研究前人成果的基础上，历经多次失败，建造的“克莱蒙特”号轮船，在哈得逊河上逆流而上，取得了轮船航行的首次成功，开启了汽船时代。此后汽船迅速在欧美普及，成为内河与海洋运输的核心工具，彻底改变了全球航运格局。
在蒸汽机发明时，有人想用于矿车的牵引，以便把大量煤炭快速地运到远处。人们发现，马车在有轨道的路上行驶时，拖拉的重量比在普通路面上高3倍。于是就铺设了木轨道，因为当时的冶金业不发达。随着冶金业的发展，英国的一家矿山出现了第一条“铁轨”，运行的仍然是马车。后来，英国制造出了第一台真正的铁路上行驶的蒸汽机车。逐步成为可靠的陆上运输工具，推动铁路网络快速扩张，为大规模物资运输与人员流动提供了可能，开启了陆上交通的新纪元。
工业革命按其进程来看，可分为以纺织机械为内容的工作机革命，以蒸汽机为内容的动力机革命，以汽船和机车为内容的运输革命三个阶段。
