Gjennom et langt eksperiment utforsket Russell lovene for vannets motstand mot flytende gjenstanders bevegelse og satte frem i 1835 sin «vektteori». Vektteorien lå til grunn for å forbedre et fartøys egenskaper og skrogets bunnform for å minimere motstanden når fartøyet går gjennom vann. På den måten kunne skroget oppnå større fart med mindre energi enn tidligere mulig. Dette system brukte Russell sammen med Isambard Kingdom Brunel ved konstruksjonen og byggingen av dampskipet DS «Great Eastern». Han lagde selv tegninger til den første engelsk panserfregatten. Russell konstruerte også den koniske jernkuppel med en diameter 108 meter til Rotunden foran Verdensutstillingen i Wien i 1873.