פיתוח של מחרטות ממונעות, כמו גם של מכונות הקצעה, כירסום ועיצוב המופעלות על ידי מנועים, אפשר חיתוך קל ומדויק של חלקי מתכת למנועי קיטור, דבר שבתורו אפשר לבנות מנועים גדולים וחזקים יותר.
דרישות הכוח של התעשיות הקטנות עדיין סופקו על ידי כוח השרירים של בני אדם ובעלי חיים עד להתפשטות הנרחבת של השימוש בחשמל בתחילת המאה ה-20. תעשיות אלו כללו סדנאות ומכניקה תעשייתית קלה שהופעלו על ידי ארכובות, דוושות, וסוסים.
כלים מכניים.
מכניקה קדם-תעשייתית נבנתה על ידי מגוון בעלי מלאכה: בוני טחנות הקימו טחנות מים ורוח, נגרים הכינו מסגרות מעץ ונפחים וחרטים ייצרו חלקי מתכת. רכיבי עץ סבלו משינוי בממדיהם בהשפעת טמפרטורה ולחות והמפרקים השונים נטו להימתח (לעבוד רפוי) עם הזמן. כאשר המהפכה התעשייתית התקדמה, מכונות עם חלקים ומסגרות ממתכת נהפכו לנפוצות יותר. שימושים חשובים אחרים של חלקי מתכת היו לכלי נשק ומחברים כמו ברגים, בריחים ואומים. בנוסף היה קיים צורך בדיוק בייצור רכיבים. דיוק היה יכול לאפשר מכניקה העובדת טוב יותר, שימוש בחלקים חליפיים וסטנדרטיזציה של מחברים.
הדרישה לכלי מתכת הובילה לפיתוח מספר כלים מכניים. המקורות של כלים אלו היו בכלים שפותחו במהלך המאה ה-18 על ידי יצרני שעונים ויצרני מכשירים מדעיים כדי לאפשר להם ייצור קבוצתי של מנגנונים קטנים.
לפני ההופעה של הכלים המכניים, מתכות עובדו ידנית בעזרת כלים פשוטים כמו פטישים, פצירות, מסורים ואיזמלים. כתוצאה מכך, השימוש בחלקי מכונות ממתכת היה מינימלי. השיטות לייצור ידני היו מפרכות ויקרות, והיה קשה להשיג איתן דיוק טוב.
הכלי המכני המדויק הגדול הראשון היה מכונת הקידוח הגלילית, שהומצאה על ידי ג'ון ווילקינסון בשנת 1774. נעשה בה שימוש לקדיחה של צילינדרים בעלי היקף גדול למנועי קיטור מוקדמים. המכונה של ווילקינסון הייתה שונה מהמכונות המוקדמות, הנתמכות בקורה, לקדיחת קני תותחים בכך שכלי החיתוך הוצב על קורה שנמשכה לכל אורך הגליל הנקדח ונתמכה משני הצדדים שלו, ולא רק מצד אחד כמקודם.
מכונת ההקצעה, מכונת הכירסום (הכרסומת) ומכונת העיצוב פותחו בעשורים הראשונים של המאה ה-19.
רעיונות ראשוניים לבניית מכונות הקצעה עלו בצרפת של שנות ה-50 של המאה ה-18. בסוף העשור השני של המאה ה-19 מגוון חלוצים במספר סדנאות בריטיות (כולל ג'יימס פוקס, ג'ורג' ריניי, מת'יו מוראיי, ג'וזף קלמנט וריצ'רד רוברטס) פיתחו את מכונות ההקצעה לכלי מכני כמו שמקובל כיום.
הכירסומת התפתחה משיוף סיבובי, כלומר שימוש בכלי חיתוך מעגלי מסתובב כאמצעי חיתוך במחרטה. ידועה פצירה סיבובית כזאת שנוצרה על ידי ז'אק דה ואוקנסון בערך ב-1760. בשנת 1795 אלי טרי השתמש במכונת כירסום בפלימות', קונטיקט כדי לייצר חלקי שעונים מעץ והיה הראשון ליצור חלפים סטנדרטיים לתעשיית השעונים. הכירסומות המובחנות הראשונות (כאלה שהיו שונות מסתם מחרטה עם ראש מסתובב) נוצרו בין השנים 1814 ל-1818 בשתי נשקיות פדרליות של ארצות הברית ובמספר נשקיות פרטיות. לא ברור מי יצר את הכרסומת הראשונה, היסטוריונים שונים מציינים את איליי ויטני, רוברט ג'ונסון, ג'ון הל וסיימון נורת' כחלוצים בתחום. אף על פי שמכונת הכירסום (הכרסומת) הומצאה בזמן ההוא, היא לא פותחה ככלי עבודה רציני עד תקופה מאוחרת יותר במאה ה-19.
סמואל בנתאם פיתח מכונת עיצוב בין השנים 1791 ל-1793. למרות זאת, יש שמייחסים את ההמצאה לג'יימס נסמית' בשנת 1836.
מחרטת המתכת הראשונה הכוללת מאחז כלים נע הומצאה על ידי ז'אק דה ואוקנסון בשנת 1751 ותועדה באנציקלופדיה הגדולה. המחרטה נועדה לייצר מכבשים גליליים מדויקים כדי להטביע דוגמאות על בגדי משי.
בשנת 1774 ג'אן ורברוגן, נפח-אומן בבית יציקת התותחים המלכותי (Royal Gun Foundry) שברויאל ארסנל, ווליץ', התקין מכונת קידוח אופקית לקדיחת קני תותחים. כיוון שהמכונה סובבה את הקנים בניגוד לתנועת כלי החיתוך, מבחינה טכנית זאת הייתה המחרטה הראשונה בגודל תעשייתי בבריטניה. הנרי מודסלאי, שהיה שוליה של ורברוגן, הועסק מאוחר יותר על ידי ג'וזף בראמה בייצור מנעולי מתכת בעלי רמת אבטחה גבוהה, דבר שהצריך אומנות מדויקת. בראמה רשם פטנט על מחרטה עם קווי דמיון למחרטה עם מאחז כלים נע, ומודסלאי שכלל את המחרטה עם מאחז כלים נע, ויצר מחרטה שיכולה לחתוך ברגים מכניים עם זוויות תבריג משתנות בעזרת שימוש בגלגלי שיניים ניתנים להחלפה בין הציר לפס השיניים שמניע את המאחז. לפני ההמצאה שלו, דגמי המחרטות המוקדמים, שחלקם הועתקו מתבנית, לא איפשרו לחתוך בצורה מדויקת ברגים. המחרטה עם מאחז הכלים הנע נחשבת לאחת ההמצאות החשובות בהיסטוריה. אף על פי שזאת לא הייתה לחלוטין המצאה של מודסלאי, הוא היה האדם הראשון שבנה מחרטה מעשית שמשתמשת בשילוב בין ההמצאות הידועות מאחז כלים נע, פס שיניים וגלגלי שיניים מתחלפים.
מאוחר יותר, כאשר מודסלאי פתח סדנה לבניית גלגלות לספינות של הצי המלכותי במפעל הגלגלות של פורטסמות', הוא בנה את המכונות הראשונות לייצור המוני ולהכנת רכיבים עם מידה של חילופיות. מכונות אלו היו עשויות ממתכת בלבד. בסדנאות של מודלסאי התאמנו דור של בנאי כלים כמו ריצ'רד רוברטס, ג'וזף קלמנט וג'וזף וויטוורת'.
ההשפעה של כלים מכניים במהלך המהפכה התעשייתית לא הייתה רבה מכיוון שחוץ מכלי נשק, מחברים מוברגים ועוד כמה תעשיות קטנות היו מעט חלקי מתכת בייצור המוני. הטכניקות לייצור המוני של חלקי מתכת בעלי דיוק מספיק כדי לשמש כחלפים סטנדרטיים מיוחסות בעיקר לתוכנית של משרד המלחמה האמריקאי ששכלל את החלקים החליפיים לכלי נשק בתחילת המאה ה-19.
באמצע המאה, בעקבות ההמצאה של כלים מכניים בסיסיים, תעשיית המכונות נהפכה למגזר התעשייתי הגדול ביותר בארצות הברית, לפי ערך מוסף.
כימיקלים.
הייצור בקנה מידה גדול של כימיקלים היווה התפתחות חשובה במהלך המהפכה התעשייתית. ההתקדמות הראשונה בתחום הייתה ייצור של חומצה גופרתית על ידי תהליך תאי העופרת, שהומצא על ידי האנגלי ג'ון רובק (השותף הראשון של ג'יימס וואט) בשנת 1746. הוא הצליח להגדיל מאוד את היקף הייצור על ידי החלפת כלי הזכוכית היקרים יחסית בהם נעשה שימוש בעבר ליצירת חומצה גופרתית בתאים גדולים וזולים יותר העשויים מלוחות עופרת ממוסמרים. במקום הכנה של כמות קטנה בכל פעם, רובק היה יכול להכין 50 ק"ג של חומצה גופרתית בכל אחד מהתאים, עליה של לפחות פי עשרה.
גם ייצור של אלקלי בקנה מידה גדול הפך למטרה חשובה, והכימאי הצרפתי ניקולא לבלן הצליח בשנת 1791 בפיתוח שיטה לייצור נתרן פחמתי (סודה לכביסה). תהליך לבלן נעשה בשני שלבים: תחילה יוצר נתרן גופרתי (וחומצת מימן כלורי) מנתרן כלורי (מלח בישול) וחומצה גופרתית, בשלב השני הנתרן הגופרתי חומם עם אבן גיר (סידן פחמתי) ופחם כדי ליצור תערובת של נתרן פחמתי וסידן גופרתי. בשלב האחרון נוספו מים כדי להפריד בין הנתרן הפחמתי המסיס לבין הסידן הגופרתי. התהליך יצר כמות גדולה של זיהום (חומצת המימן הכלורי התנדפה לאוויר והסידן הגופרתי היה פסולת חסרת תועלת), אף על פי כן, אבקת הסודה הסינתטית הזאת הוכחה ככלכלית בהשוואה לאבקות שהופקו משריפת צמחים מסוימים (ברילה) או מקלפ, וכן בהשוואה לאשלג (אשלגן פחמתי) שהופק מאפר עצים.
שני הכימיקלים האלה היו חשובים מאוד מכיוון שהם אפשרו הכנסה של מגוון המצאות אחרות, כאשר הם החליפו הרבה פעולות בקנה מידה קטן בתהליכים יעילים יותר כלכלית וברי שליטה. לנתרן פחמתי היו שימושים רבים בתעשיות הזכוכית, הטקסטיל, ייצור הסבונים וייצור הנייר. שימושים מוקדמים של חומצה גופרתית היו כבישה (הסרת חלודה) של ברזל ופלדה, והלבנת בגדים.
בשנת 1787 הביא ג'יימס ואט מצרפת לבריטניה את שיטתו של הכימאי הצרפתי קלוד לואיס ברתולה להלבנת אריגים בכלור. בסביבות 1800 הכימאי הסקוטי צ'ארלס טננט פיתח אבקת הלבנה (סידן תת-כלורי) בהתבסס על התגליות של ברתולה (נרשם פטנט ב-1799). האבקה יוצרה על ידי העברת גז כלור מעל סיד כבוי. הפיתוח עשה מהפכה בתהליך ההלבנה בתעשיית הטקסטיל על ידי הפחתה דרמטית של הזמן הנדרש (מחודשים לימים) בהשוואה לתהליכי ההלבנה המסורתיים שהיו אז בשימוש וכללו חשיפה חוזרת לשמש בשדות הלבנה אחרי שרייה של האריגים באלקלי או בחלב חמוץ. המפעל של טננט ברחוב רולוקס, צפון גלאזגו, נעשה למפעל הכימי הגדול בעולם.
בנוסף, בזמן המהפכה התעשייתית הייתה התקדמות בהפקת תוצרי הלוואי של הפחם. בשנת 1756 הגאולוג הסקוטי ג'יימס האטון הצליח להפיק אמוניום כלוריד מפיח. מאוחר יותר, ארצ'יבלד קוקרן, הרוזן מדנדונלד, סקוטי גם הוא, התחיל לעשות ניסויים בהפקת עטרן ולכה, חומרים שהיו חיוניים לבניית אוניות, מפסולת הגזים הנוצרת משריפת פחם. בשנת 1782 הרוזן הקים מפעל בקולרוס שייצר עטרן ולכה על פי שיטתו.
אחרי 1860 המוקד בהמצאת כימיקלים עבר לצבענים, וגרמניה לקחה את ההובלה העולמית, כשהיא בונה תעשייה כימית חזקה. כימאים שאפתנים נהרו לאוניברסיטאות גרמניות בתקופה שבין 1860 ל-1914 כדי ללמוד על הטכניקות האחרונות. בניגוד אליהם, למדענים הבריטים חסרו אוניברסיטאות מחקר והם לא הכשירו סטודנטים מתקדמים. במקום זאת, הנוהג היה להעסיק כימאים שהוכשרו בגרמניה.
צמנט ובטון.
בשנת 1756, לצורך בניית מגדלור חדש באדיסטון, המהנדס ג'ון סמיטון השתמש בצמנט המכיל סיד ממקור אבן גיר המכילה אחוז חרסית גבוה, שסמיטון קרא לו "סיד הידראולי". הצמנט הכיל חלקים שווים של סיד הידראולי וחומרים מתקשרים (פוצוליאניים) טבעיים. בהתבסס על הסיד ההידראולי, סמיטון המציא מחדש את הבטון, אחרי שאבד במשך 1,300 שנה, והשתמש בו לבניית המגדלור.