בעיית הגופרית נפתרה על ידי שימוש בכמות מספיקה של אבני גיר, שהפכו את הגופרית לסיגים, או בשימוש בפחם דל בגופרית. השימוש בגיר או באבני גיר הצריך כבשנים בעלי טמפרטורות גבוהות יותר, כדי ליצור סיגים בזרימה חופשית. העלייה בטמפרטורת הכבשנים, שנהפכה לאפשרית בזכות המפוחים המשופרים, הגדילה את הקיבולת של תנורי רם ואפשרה העלאה בגובה הכבשנים. בנוסף לעלות נמוכה יותר ולזמינות גבוהה יותר, הקוק קשה יותר מפחם העץ, דבר שאפשר לשורה של חומרים (עפרת ברזל, דלק, סיגים) לחלחל למטה בתנור הרם בצורה יותר חלקה בלי שחומר הדלק נמחץ בכבשנים הגבוהים מאוד של סוף המאה ה-19.
כאשר הברזל היצוק נהפך לזול ונגיש יותר, התחילו להשתמש בו לבניית גשרים ובניינים. דוגמה מוקדמת מפורסמת לכך היא גשר הברזל, שנבנה בשנת 1779 מברזל יצוק שיוצר על ידי אברהם דרבי השלישי ונפתח לתנועה בשנת 1781. למרות זאת, רוב הברזל היצוק הומר לברזל חשיל.
אירופה הסתמכה על הבלומרי עבור רוב הברזל החשיל שלה עד להתחלת ייצור ברזל היציקה בכמויות גדולות. המרת ברזל היציקה נעשתה במפחות (finery forge – בית מלאכה בו הברזל היצוק הותך מחדש בתוך תנור מיוחד כדי להסיר ממנו את הפחמן על ידי חימצון, וחושל בעזרת קורנסים), כמו שנעשה זמן רב לפני תחילת המהפכה התעשייתית. לצורך ייצור ברזל חשיל ללא פחם עץ, פותח תהליך זיקוק משופר שכונה "חימום וריקוע" (בתהליך הברזל הותך באטמוספירה מחומצנת, קורר ורוקע. הברזל המרוקע הונח בקדירות שחוממו בכבשן הדף, ובסוף התהליך התקבל בלום שהיה ניתן לעבד בדרכים הרגילות) אבל הוא הוחלף על ידי תהליך המירוס שפיתח הנרי קורט. קורט פיתח שני תהליכי ייצור ברזל משמעותיים: ערגול בשנת 1783 ומירוס בשנת 1784. תהליך המירוס יוצר ברזל עמיד בעלות נמוכה יחסית.
מירוס משמעותו דה-פיחמון של הברזל הגולמי המותך על ידי חימצון איטי בכבשן הדף כאשר הברזל מעורבב באופן ידני בעזרת מוטות ארוכים. הברזל נטול הפחמן, שיש לו טמפרטורת התכה גבוהה יותר מברזל יצוק, נאסף לגושים על ידי הממרס. כאשר הגוש היה גדול מספיק, הממרס היה מוציא אותו. מירוס הייתה עבודה מפרכת וחמה באופן קיצוני. ממרסים מעטים הגיעו לגיל 40. מכיוון שהמירוס בוצע בכבשן הדף, הדלק בו נעשה שימוש היה פחם או קוק. תהליך המירוס היה בשימוש עד העשורים האחרונים של המאה ה-19, כאשר הברזל הוחלף בפלדה. מכיוון שתהליך המירוס הצריך מיומנות אנושית בזיהוי גושי הברזל, הוא מעולם לא מוכן בצורה מוצלחת. ערגול היה חלק חשוב מתהליך המירוס מפני שהמכבשים המחורצים הוציאו את רוב הסיגים המותכים ומיצקו את המסה של הברזל החשיל החם. הערגול ביצע את הפעולות האלו פי 15 מהר יותר מחישול הברזל על ידי קורנס. סוג אחר של ערגול, שנעשה בטמפרטורות נמוכות יותר מאשר ערגול להוצאת סיגים, נעשה כדי לייצר לוחות ברזל, ומאוחר יותר צורות מבניות כמו קורות, ברזל זוויתי וגדרות ברזל.
תהליך המירוס שופר בשנת 1818 על ידי בלדווין רוג'רס, שהחליף חלק מהחול שריפד את תחתית כבשן ההדף בתחמוצת ברזל. בשנת 1838 ג'ונתן הל רשם פטנט על שימוש בסיגים מחוממים (סיליקת ברזל) לתחתית הכבשן, דבר שהפחית מאוד את אובדן הברזל הנגרם מיצירת סיגים על ידי התחתית החולית של הכבשן. התהליך של הל השתמש גם בקשקשי ברזל או חלודה שהגיבו לפחמן בברזל המותך. התהליך של הל, שכונה מירוס רטוב, הפחית את אובדן הברזל הנגרם מסיגים מכמעט 50% לסביבות 8%.
המירוס נכנס לשימוש נרחב אחרי 1800. עד הזמן הזה, יצרני ברזל בריטיים השתמשו בכמויות ניכרות של ברזל שיובא משוודיה ורוסיה כתוספת לאספקה המקומית. בגלל הגידול בייצור הברזל הבריטי, היבוא החל לדעוך בשנת 1785 ובסביבות שנות ה-90 של המאה ה-18 בריטניה חיסלה את היבוא והפכה ליצואן מרכזי של ברזל מחושל.
משב אוויר חם (hot blast), שנרשם כפטנט על ידי ג'יימס ביאומונט נילסון ב-1828, היה ההתפתחות החשובה ביותר במאה ה-19 בחיסכון באנרגיה לייצור ברזל גולמי. על ידי חימום מוקדם של האוויר הנכנס לכבשן כמות הדלק הנדרש לייצור יחידה של ברזל גולמי פחתה בתחילה בשליש כאשר משתמשים בקוק ובשני שלישים כאשר משתמשים בפחם. יעילות התהליך גברה כאשר הטכנולוגיה השתפרה. בנוסף, משב אוויר חם העלה את טמפרטורת ההפעלה של הכבשן, דבר שאפשר את הגדלת קיבולת הכבשנים. השימוש בכמות קטנה יותר של פחם או קוק זיהם פחות את הברזל הגולמי, וכך התאפשר שימוש בפחם באיכות נמוכה או בפחם אבן במקומות שבהם קוק לא היה זמין או שהכנתו הייתה יקרה מדי. למרות זאת, לקראת סוף המאה ה-19 עלויות התובלה ירדו במידה ניכרת.
מעט לפני המהפכה התעשייתית נעשה שיפור בייצור הפלדה, שהייתה סחורה יקרה בה נעשה שימוש רק במקום שלא היה ניתן לעשות שימוש בברזל, כמו בייצור להבים לכלים חדים ובייצור קפיצים. בנג'מין הנטסמן פיתח את טכניקת פלדת הכוּר שלו בשנת 1740. חומר הגלם לתהליך היה פלדה צרופה, שיוצרה בעזרת תהליך צִימנוּט (תהליך מיושן, בו יוצרה פלדה על ידי פחמון של ברזל יצוק).
האספקה הזולה של ברזל ופלדה סייעה למספר תעשיות, כמו ייצור מסמרים, צירים, תיילים ועוד אביזרים קשיחים. ההתפתחות של הכלים המכניים אפשרה עבודה טובה יותר עם ברזל, דבר שהגדיל את השימוש בברזל בתעשיות הגדלות במהירות של מכניקה ומנועים.
כוח הקיטור.
התפתחות מנוע הקיטור הנייח הייתה חלק חשוב מהמהפכה התעשייתית. למרות זאת, במהלך החלק המוקדם של המהפכה התעשייתית רוב הכוח התעשייתי סופק על ידי מים ורוח. הכוח שסופק על ידי קיטור בבריטניה בשנת 1800 מוערך בכ-10,000 כוחות סוס ואילו בשנת 1815 כוח הקיטור בבריטניה מוערך בכ-210,000 כוחות סוס.
השימוש המסחרי המוצלח הראשון בקיטור נעשה על ידי תומאס סייוורי בשנת 1698. הוא בנה בלונדון משאבת מים לגבהים נמוכים המבוססת על שילוב בין לחץ לוואקום ורשם עליה פטנט. המכונה לא הכילה חלקים נעים, ייצרה כוח סוס (מושג בו סייוורי השתמש לראשונה) אחד, ונעשה בה שימוש למספר מפעלי מים ומכרות מעטים (מכאן הגיע הכינוי של המשאבה, "ידיד הכורה"). המשאבה של סייוורי הייתה כלכלית עבור מספר קטן של כוחות סוס, אבל בגדלים גדולים יותר הדוד נטה להתפוצצויות. ייצור המשאבה של סייוורי המשיך עד המאה ה-18 המאוחרת.
מנוע הקיטור מבוסס הבוכנה המצליח הראשון הומצא על ידי תומאס ניוקומן לפני 1712. מספר מנועי ניוקומן הותקנו במכרות בבריטניה כדי לנקז אזורים עמוקים בהם עד לאותה עת לא היה ניתן לעשות שימוש, כאשר המנוע מוצב על פני השטח. אלה היו מכונות גדולות, שבנייתן הצריכה כמות משמעותית של הון, וייצרו למעלה מ-5 כוחות סוס (3.7 קילו-וואט). הם הפעילו גם משאבות עירוניות לאספקת מים. במונחים מודרניים המכונות היו לא יעילות בצורה קיצונית, אבל הן הביאו תועלת גדולה במכרות, שם הפחם היה זול והן אפשרו הרחבה גדולה של כריית הפחם על ידי כרייה בעומקים גדולים יותר. למרות החסרונות שלהם, מנועי הקיטור של ניוקומן היו אמינים ופשוטים לתחזוקה, והשימוש בהם במכרות פחם נמשך עד העשורים המוקדמים של המאה ה-19. עד למותו של ניוקומן בשנת 1729, המנועים שלו התפשטו להונגריה (אליה הם הגיעו לראשונה בשנת 1722), לגרמניה, לאוסטריה ולשוודיה. עד שהפטנט המשותף של ניוקומן וסייוורי פקע בשנת 1733 ידוע שנבנו סך הכול 100 מנועים, מתוכם 14 מחוץ לבריטניה. בשנות ה-70 של המאה ה-18 המהנדס ג'ון סמיטון בנה מספר דגמים גדולים מאוד של המנוע והנהיג בו מספר שיפורים. סך הכול נבנו 1,454 מנועים עד שנת 1800.
שינוי יסודי בעקרונות הפעולה של מנוע הקיטור נגרם בזכות הסקוטי ג'יימס ואט, שרשם בשנת 1769 פטנט על עקרונות הפעולה הכלליים של המנוע שלו. עם תמיכה פיננסית משותפו העסקי, האנגלי מתיו בולטון, הוא הצליח להשלים עד שנת 1776 את מנוע הקיטור שלו, שכלל שורה של שינויים יסודיים, כמו איטום החלק העליון של הצילינדר, שגרם לקיטור לנוע לחלק העליון של הבוכנה במקום לאטמוספירה, שימוש במעטפת קיטור שחיממה את הצילינדר ותא נפרד לעיבוי הקיטור. המעבה הנפרד ביטל את הצורך במים שהוזרמו ישירות לתוך הצילינדר, קיררו את הצילינדר ובזבזו קיטור. בצורה דומה, מעטפת הקיטור מנעה מהקיטור מלהתעבות בתוך הצילינדר, דבר שהגדיל את יעילות המנוע. שיפורים אלה הגדילו את יעילות המנוע כך שהמנועים של בולטון וואט השתמשו רק ב-25% מכמות הדלק שנדרשה למנועי ניוקמן הישנים עבור אותה עבודה. בולטון וואט פתחו בשנת 1795 את בית היציקה סוהו לייצור מנועים אלו.
בשנת 1783 וואט סיים לפתח דגם סיבובי של מנוע הקיטור שלו הפועל בפעולה כפולה, כך שהיה אפשר להשתמש בו כדי להניע ישירות מכניקה סיבובית של מפעל או טחנה. שני דגמי המנועים הבסיסיים של וואט זכו להצלחה מסחרית גדולה, ועד 1800 החברה של בולטון ווואט בנתה 496 מנועים, מתוכם 164 הפעילו משאבות, 24 שירתו תנורי רם ו-308 הניעו אמצעים מכניים במפעלים. רוב המנועים ייצרו בין 5 ל-10 כוחות סוס (3.7 עד 7.5 קילו-וואט).
עד 1800 בערך הדגם הנפוץ ביותר של מנועי קיטור היה מנועי קורה, שנבנו כחלק אינטגרלי מבית-מנוע עשוי אבן או לבנים, אבל במהרה פותחו מספר דגמים של מנועים סיבוביים עצמאיים (ניתנים להזזה בקלות, אך לא על גלגלים). בסביבות 1800, כשתוקף הפטנט של בולטון וואט פקע, המהנדס ריצ'רד טרוויטיק מקורנוול והמהנדס האמריקאי אוליבר אוונס התחילו לבנות מנועי קיטור בלחץ גבוה ללא עיבוי, בהם הקיטור נדחף כנגד האטמוספירה. השימוש בלחץ גבוה הוביל למנוע ומיחם שהיו קטנים מספיק כדי שייעשה בהם שימוש על כלים ניידים כמו קטרים ואניות קיטור.