在棉花帝国兴起过程中5项发明：约翰·凯伊发明飞梭、詹姆斯·哈格里夫斯发明的珍妮纺纱机、理查德·阿克莱特发明水力纺纱机、埃德蒙德·卡特赖特的动力织布机和伊莱·惠特尼发明的轧花机。

1.第一个值得注意的发明是约翰·凯伊（John Kay）于1733年发明的飞梭。这个船形的木质小工具由织工在上面系上纬线后，从织机的一边推出，穿过经线后“飞”到另一边。这个飞梭使得织工的生产率提高了一倍。起先这种飞梭传播得很慢，但是它的传播是无法阻挡的：1745年后，尽管有织工为了生计而进行抵制，它还是被广泛采用。

凯伊的发明之后，一名织工所需要的棉纱需要四名纺纱工供应。

2.18世纪60年代，詹姆斯·哈格里夫斯（James Hargreaves）发明了珍妮纺纱机，使生产效率的提高成为可能。珍妮纺纱机有一个用手操纵的纺轮，可以转动机器上的几只纱锭；纺纱工可以用另一只手向前或向后移动一个杆，将纱线绕到纱锭上。起初，珍妮纺纱机可以纺八条独立的纱线，后来是十六条甚至更多，到了1767年，它使纺纱工的效率增加了两倍。它的传播非常快，到了1786年，英国已有两万架珍妮纺织机。

3.早在1769年，由于理查德·阿克莱特（Richard Arkwright）发明的水力纺纱机，纺纱也有了进一步的发展。正是这一机器使得塞缪尔·格雷格的依赖水力的工厂成为可能。水力纺纱机有四个卷轴抽出棉线并在纺锤上将其拧成棉纱。与原先大多数情况下装置在家庭里的珍妮纺纱机不同，水力纺纱机需要更多的能量，因此主要集中于工厂里。10年后的1779年，塞缪尔·克朗普顿（Samuel Crompton）发明的“骡机”是这些发明的集大成者，它在水力纺纱机的基础上吸收了珍妮纺纱机的优点，并因此得名。

虽然在18世纪90年代安装200支纱锭是常态，但在接下来的一个世纪中，这个数字将上升到1300以上。

4.1785年，埃德蒙德·卡特赖特（Edmund Cartwright）为他的动力织布机注册了专利，织布方面的生产力第一次得到了些许提高，但是动力织布机本身的技术问题依然很大。

在18世纪的印度，纺纱工要耗费5万小时来纺100磅的原棉；1790年，凭借有100支纱锭的“骡机”，英国纺纱工仅需要1000小时就能纺出相同数量的纱线。到1795年，凭借着水力纺纱机，英国纺纱工仅需要300小时就能完成。1825年后，利用罗伯特的自动“骡机”，时间缩短为135小时。仅仅在30年中，生产力提高了370倍。英国的劳动力成本此时已经远低于印度。

18世纪80年代早期，剔除物价变动因素，一件细平布的价格为每件116先令，50年后相同的细平布价格降为28先令。

5.1793年，伊莱·惠特尼（Eli Whitney）刚从耶鲁大学回到萨凡纳，建造了一种新轧花机的第一代工作模型，这个模型能迅速将陆地棉的棉籽分离出来。一夜之间，他的机器将轧花的生产效率提高了50倍。