第一次产业革命，即传统意义的“产业革命”，大约开始于18世纪60年代，特征是以蒸汽机取代生物能源，以初级水平的大机器生产取代人的手工劳动。工业化的龙头为轻工业中的纺织业。它开辟了人类社会以纺织机、蒸汽机为主的机械时代。
英国是这次产业革命的创始国。第一次产业革命的中心在欧洲。到19世纪中叶，它席卷了欧洲主要国家和美国。
纺织业革命
产业革命从纺织业开始。英国的传统手工业为毛纺织业，棉纺织业是新兴工业。长期来，英国从印度进口棉布，冲击了传统的毛纺织业。国会于1700年颁布禁止外国棉布进口的法令，给了本国棉纺织业以发展的机会。
在纺织业中，纺与织是一对矛盾。1733年，约翰·凯依（？—1764年）发明飞梭，改梭的来回由手掷为脚踩，极大地提高了织布速度，并使布面加宽。飞梭在兰开夏的普遍使用，一时竟使棉纱断档。纺相对落后。1751年，英国王家学会悬赏发明一架能同时纺6根棉纱或麻线而只需一人照管的机器。
大约在1765年，纺纱工人詹姆斯·哈格里夫斯（1720—1778年）发明手摇多轴纺纱机，被称为“珍妮纺纱机”（Spinning Jenny）。珍妮是兰开夏方言对engine的称呼，意指机器。一开始一人手摇纺机，可同时带动8枚纺锭。后经多次改进，一直增加到80枚，甚至130枚。但它纺出的纱线细而易断，只能做纬线。它带动的纱锭日益增多，也使人力难以胜任。
1769年，理发匠（在专利申请书上自己登记为钟表匠）R 。阿克莱特（1732—1792年）制成了自称是他发明的动力纺纱机。起先用畜力，1771年改为水力。这种纺纱机体积较大，不适合家庭生产，于是开始建立纺纱厂。阿克莱特在有水力资源的克朗福德建造了由一台巨大的水车提供动力的工厂。到1788年，英国建立的阿克莱特式纺纱厂已达143座。工厂代替手工工场的过程开始了。
1779年，塞缪尔·克伦普顿（1753—1827年）结合水力纺纱机与珍妮机的优点，发明称作“骡机”（骡为马与驴的杂交种。骡机意谓结合了水力纺纱机与珍妮机的优点于一身）的走锭精纺机。起初装有12个锭子，后来改进到装400个锭子。纺得的纱线结实而又精细。这样，纺变得遥遥领先了。
1785年左右，牧师E 。卡特赖特（1743—1823年）发明动力织机，使织布也基本实现机械化。至此，纺与织的矛盾趋于缓和。英国棉纺织业迅速崛起。
动力革命
各种纺织工作机的发明对动力提出了要求，发明有效的动力机提上了议事日程。
蒸汽被用作动力古已有之。亚历山大里亚的希罗曾用蒸汽的反冲力来开动机械玩具。在近代，法国工程师巴本（1647—1712年）为蒸汽动力技术实用化做出了卓越贡献。他1675年去伦敦，4年后发明“蒸煮器”（即现在的“高压锅”）。它完全密封，水在里面煮沸后产生的蒸汽压使沸点升高，从而使食物易于煮烂。锅盖上装有安全阀防止气压过高。在此基础上，他又制成采用间歇加热和冷却办法的单缸活塞式蒸汽机。汽缸底部盛有少量的水，被加热时产生蒸汽推动活塞至顶端；接着撤除热源，让里面的蒸汽冷凝形成真空，使活塞下落，从而提供动力。
英国工程师萨弗里（1650—1715年）为解决矿井排水问题，发明了蒸汽泵，由汽缸和通往蒸汽锅炉的导管及进水管、出水管组成。工作时，蒸汽进入汽缸，然后注凉水冷凝形成真空，将水吸入；再通入蒸汽，将汽缸中的水压出。它与巴本的蒸汽机最大的区别是没有活塞。这是最早投入使用的蒸汽机。但运转缓慢，效率低，而燃料耗费却大约是现代蒸汽机的20倍。
英国工程师T 。纽可门（1663—1729年）于1705年制造出新的蒸汽机，吸收了巴本蒸汽机和萨弗里蒸汽泵的优点，设计有一个带活塞的汽缸，但蒸汽由另外的锅炉输入。为了加快冷凝速度，他在汽缸里装了一个冷水喷射器，大大提高了热效率。纽可门蒸汽机使从应用蒸汽冷凝造成的真空来抽水过渡到应用蒸汽压力迫使活塞作机械运动。从1712年后，英国的煤矿基本上都使用了这种蒸汽机排水。但它消耗燃料太多，使得在煤矿之外难以推广使用。
格拉斯哥大学机修工、苏格兰人詹姆斯·瓦特（1736—1819年）在修理纽可门蒸汽机时发现该机热量浪费还是太大，每次蒸汽进入汽缸后，为得到真空都要用冷水冷却；下一次蒸汽又先得将已冷却的汽缸重新加热。1765年，他在汽缸后加了一个冷凝器。两者间用一个可调阀门相连。蒸汽注入汽缸时阀门关上，做功后打开阀门，蒸汽被引入冷凝器冷却，汽缸和冷凝器内均形成真空。这一过程不断重复。蒸汽机效率成倍提高。瓦特于1769年造出第一台单动式蒸汽机样机。1781年，他用一个齿轮装置将活塞的直线往复式运动转化为轮轴的旋转运动。这种改进使之成为一切动力机械的“万能蒸汽机”。1782年，他又设计出双向汽缸，让蒸汽轮流从活塞的两端进入，并且增加飞轮，使运动更加均匀。瓦特后来还发明了离心调节器，以调节蒸汽的输入量。这一系列改进，使蒸汽机效率显著提高。而在同样功率下，消耗的燃料只有纽可门机的1/4.
1785年，瓦特蒸汽机开始安装在诺丁汉舍尔纺纱厂。1801—1804年间，英国棉纺织厂改用蒸汽机代替水力发动成为普遍现象。瓦特机的广泛利用使产业革命进入新高潮，纺织业、采矿业、冶金业及机械制造业因此迅猛发展。蒸汽力代替自然力（人力、畜力和水力等），扩展了人类肢体功能。强大的动力使大规模生产成为可能，工厂也不必再建在有水力资源的地方。从此，工业有条件摆脱对自然的依赖。
但是，在英国第一次产业革命期间，蒸汽机在数量和作用上并不居主导地位。1754年发明的上冲式水轮机长时期中是主要动力。直至1840年后，高低压复合式蒸汽机大量投入使用，蒸汽机才上升为主要动力装置。
交通运输业革命
曾在英国学画的美国人罗伯特·富尔顿（1765—1815年）在英国进行把蒸汽机安装在船上作动力的试验，发明了汽船。1807年8月，他改进的汽船在美国哈得逊河上从纽约驶抵奥尔巴尼，仅用了32小时（同样的行程，帆船需4昼夜）。1819年，美国运载棉花的“萨凡纳”号蒸汽帆船实现横渡大西洋的计划，耗时29天半。1836年，已有500多艘汽船从大洋彼岸来到英国海港停泊。1840年后，随着技术的不断改进及用优质钢材制造船身，汽船能从海上驶抵世界各地。
蒸汽机车也被发明。1814 年，英国工程师乔治 · 斯蒂芬逊（1781—1848年）试制成功能牵引8节车厢，能运载30吨货物，时速6公里的蒸汽机车（“半统靴”号）。但在试车时，极其强烈的震动破坏了路轨，造成翻车。车上的交通公司董事长及一位国会议员摔伤。为减轻震动，改善性能，他和别人合作研究轨道阻力和载重之间的关系。经10余年的改进，世界上第一台客货运蒸汽机车“旅行”号诞生。1825年9月27日，斯蒂芬逊亲自驾驶，牵引26节车厢，运载90吨货物和450位旅客，以24公里的时速，行进在由他主持建造的世界上第一条专跑火车的斯托克顿—达林顿铁路（全长21公里）上，其间越过了一个大斜坡。该铁路铁轨由原来的生铁改作熟铁，枕木底下铺小石块，使铁轨不会因震动太大而断裂。
1829年10月，英国铁路公司在利物浦附近的赖布尔举行车赛。参加者有3列火车和1辆马拉车。比赛刚一开始，一列火车的锅炉发生爆炸。行进了44公里后，另一列火车的汽缸破损。乔治·斯蒂芬逊和儿子罗伯特共同制造的“火箭”号机车，载运17吨货物，以最高时速58公里的优异成绩抵达曼彻斯特，比马拉车速度高出2倍以上，获得冠军。
斯蒂芬逊在研制机车和修建铁路过程中，把技术研究和创办企业结合起来。1830年，他主持修建的45公里长的利物浦—曼彻斯特铁路正式通车。此后，他在伦敦组织铁路设计办事处（1836年），还参加了比利时、西班牙和瑞士等国的铁路建设工作。
蒸汽机车的成功使英国以及欧洲大陆和美国迅即掀起兴建铁路的高潮。1830年，美国第一条铁路查尔斯顿—奥古斯塔铁路竣工，全线长64公里。1832年，法国修建第一条铁路，从圣太田到里昂，全长58公里。1835年，比利时和德国；1837年，奥地利和俄国，也先后开始兴建铁路。19世纪中期，铁路网在世界范围内迅速扩展。1840—1870年，世界铁路网的总长度由0 。86万公里猛增到20 。79万公里，年增长率11 。2%。
蒸汽机车的发明和铁路的兴建，革新了交通运输业，推动了工业的进一步发展。在很长一段时间中，人们将铁路比作“血管”。
冶金业革命
欧洲冶炼钢铁长期来限于小作坊生产，工艺粗糙。18世纪，钢铁冶炼技术发生了革命性进步。此前，木炭是冶炼矿石的惟一燃料。通常冶炼1吨生铁，需4车木材烧成2车木炭，造成木材枯竭。1735年，阿布拉罕·达比（1711—1763年）在其父亲多年试验的基础上发明焦炭炼铁法。由于煤中含有硫化物，直接用煤冶炼不出优质铁。达比的技术是先将煤炼成焦炭，再用焦炭炼铁。结果，炼出了优质铁，也解决了木炭短缺问题。
1750年，钟表匠本杰明·亨茨曼（1704—1776年）发明了用耐火泥制的坩埚炼钢法：将生铁投入坩埚后将埚封闭，再用焦炭维持高温使铁化为铁水。因为与空气相隔绝，炼出的钢相当纯净。
1760年，工程师斯密顿发明圆筒形鼓风机，用水力驱动。这使焦炭燃烧温度大大升高，提高了炼铁水平。瓦特蒸汽机发明后，又取代了鼓风机的水力驱动。
1784年，工程师亨利·科特（1740—1800年）发明搅拌精炼法，铁熔化后在搅炼炉中搅拌成团，冷却后再锻压即成有韧性的熟铁。
钢铁冶炼技术的不断革新，直接改变了冶金业的面貌，使英国钢铁产量大幅上升，为产业革命的开展提供了材料保证。
机器制造业革命
蒸汽机发明前，机器大都是木制的，靠手工即可完成。机器的部件没有统一标准，不能互相替换，机器的质量取决于工匠的技能。在产业革命爆发后的很长时间中，机器制造本身尚未摆脱手工业的范畴。
蒸汽机发明后，木制机器无法承受蒸汽动力的强烈震动，很多机器改为铁制。此外，对工作机需求的日益增长等等也都促进了制造机器的机器（工作母机）的发明和运用。
早在18世纪末，比较简单的工作母机已经出现，英国开始运用蒸汽锤和简单的车床制造机器的金属部件。19世纪前半期，先后发明了刨床、旋床、镗床、铣床等工作母机。19世纪20年代，英国的机器制造业建立起来。1825年，机器出口禁令废除。此后，机器出口大量增加。到40年代，机器制造业已具相当规模。机器制造业的形成标志着历时将近一个世纪之久的英国产业革命基本完成。
生产力的巨大发展
产业革命在生产方式方面实现了由机器生产取代手工劳动的飞跃。
机器与工具存在明显的区别：工具在使用工具的人手中不能自动，体力劳动者的臂力、技能、智慧，都决定了生产乃至生产的细节。而机器操作者的任务是使机器启动、停止，加快或放慢速度以及提供给它原料、照料它正常运转。机器（工作机）对原料进行加工，工作机自身又由机器（动力机）推动，人已成为机器的“附庸”。因此，机器操作者的素质只能决定工作的数量，但不太能从根本上影响工作的品质。而且，在生产过程的实现方面，对使用工具者来说，是通过有关方面工人的合作；而对运用机器生产来说，是通过有关方面机器的合作和转化作用来进行。各部门的机器共同组成某种机器体系。
产业革命在生产组织方面，实现了由工厂制取代家庭手工作坊制和手工工场制的飞跃。最初工厂出现的时候，人们称之为M ill（水车场），因为它最引人注目的乃是设在河上的类似磨坊车轮的大轮子。后来M ill的含义日益广泛，逐渐具备机器的含义，如Paper M ill（造纸机）、Silk M ill（丝织机）等等。从而使得工厂、水车场和机器可以用同一个词来指称了。
Factory一词，现今的含义可能是从手工工场（Manufactory）转化而来，随着机器的使用，去掉了表示手工的Manu。18世纪末，Mill和Factory几乎被无区别地使用着。
1806年，在英国议会委员会关于毛纺工业的报告中出现“工厂制度”（Factory System）。1830年，A 。艾尔在枟工业哲学枠一书中说，工厂制度是指：“以经常的劳动来看管一套由总动力不断发动着的生产机器的、不分长幼的各种工人的协作。”1844年6月6日枟维多利亚8年法令枠第15章（修正有关工厂劳动法令的条例）对工厂下的定义为：“就是这样一个场所，在那里，人们借助于由水力、蒸汽力或任何其他机械动力发动的机器来工作，把棉花、羊毛、鬃、丝、亚麻、大麻、黄麻或麻屑等进行准备、制造、加工或改变为某种形状。”
因此，工厂是场地、机器设备（包括动力机、工作机及传动装置）、生产部门、企业主和工人等的综合。工厂制出现后，工人队伍明显地分为两部分：手工工人和工厂工人。随着资本主义的发展，大量手工工人在机器的排挤下破产，转入工厂工人大军。由于机器设备的昂贵及其生产量的巨大，工厂工人完全不可能拥有生产资料，从而成为社会中相对稳定的力量。他们靠出卖劳动力而生，是真正意义上的无产阶级。
工厂工人队伍迅速壮大的情况，从联合王国棉纺织业雇佣工人表中可见一斑：
产业革命造成的这两个飞跃，使生产力有了巨大发展，生产的社会程度极大提高。从此以后，生产力战胜了人口、物品和服务要求的快速而又无止境的增长。1840年英国一天的生产量，相当于1770年一年生产量的27倍还多。棉花年加工量同期增长了40余倍。
英国是产业革命的母国。它的工业在世界上遥遥领先，获得“世界工厂”的称号。1850年，英国生产了全世界60畅2%的煤，50畅9%的铁，加工了全世界46畅1%的棉花。英国从世界各地输入工业原料和粮食，它生产的商品也充斥了世界各地，开辟了比以前更广阔的国内外市场。
产业革命使资本主义制度建立在机器大工业的物质技术基础上，为资本主义最终战胜封建制度创造了前提。恩格斯恰当地指出：“从事创造蒸汽机的人们也没有料到，他们所造成的工具，比其他任何东西都更会使全世界的社会状况革命化。”
产业结构发生巨变
首先，是就业模式的改变。产业革命前，在大多数国家，农业（第一产业）是国民经济的基础，占用了大部分劳动力。产业革命发生后，维持生活的传统部门农业相对衰落，农业人口持续下降。先是相对数字（占就业总人口的比率）减少，绝对数字（就业人口数）的增加趋缓（这是因为一国的总人口及就业人口在产业革命时期往往有较大的增长）。然后是相对数字和绝对数字全都减少。
英国农业就业人口占总就业人口的比例，由18世纪中叶的近一半，下降到1801年的36%，1851年的21%，1901年猛降到9%。农业就业绝对数字也由1801年的170万，略上升到19世纪中期的210万，然后又下降到1901年的150万。
从农业中转移出来的人口加入到工业（第二产业）和服务业（第三产业）中。后两个产业部门人口的相对数字和绝对数字都有很大增长。英国工业就业人口由1801年的占就业总人口30%，上升到1851年的43%，1901年的46%。绝对数字同期也由140万（低于农业），上升到410万（几乎是同期农业就业人口的2倍），到790万（为同期农业就业人口的5倍多）。
英国服务业的就业比例由1801年的34%，上升到1851年的36%，再上升到1901年的45%。绝对数字相继为160万、330万和720万（是同期农业就业人口的近5倍）。服务业就业比例的提高，是社会生产力进步的必然。
其次，也表现为三个产业部门产值的相应变化。这是产业革命促使经济发展不平衡的鲜明显示。以英国为例。整个19世纪，农、林、渔业产值占国民收入的百分比日益下滑，从1801年的32 。5%，1821年的26 。1%，1841年的22 。1%，1861年的17 。8%，1881年的10 。4%一直下降到1901年的6 。 4%。同期，制造、采矿、建筑业产值占国民收入总值的23 。4%、31 。9%、34 。 4%、36 。5%、37 。6%、40 。2%。服务业的产值相对比较稳定，但仍有上升的趋势。其占国民收入总值的百分比，1801年、1851年和1901年分别为38、38和39.
第一次产业革命使英国从农业国转变为轻工业国，为重工业的大发展提供了基础。
城市化的兴起
城市化是产业革命以后世界性的社会历史运动。它的结果，乃是城市在城乡矛盾运动中处于绝对主导地位。它不仅表现为人口和经济力量向城市的集中，而且表现为城市的其他物质文明、精神文明向城市以外地区的“扩散”，使得乡村生活方式、思想观念“城市化”。
产业革命产生了工厂制度，创造了巨大的工业就业机会，不仅吸引而且能够容纳越来越多的从乡村涌来的劳动力；蒸汽机的创制和广泛使用，使人们得以摆脱对自然条件的依赖，有利于人口的集中和新城市的兴起；产业革命引起的交通革命，对人口的流动起了推波助澜的作用，也为粮食、原料的远距离运输创造了条件。因而，一系列的工业中心应运而起，无数“工厂乡村”演变为“工厂城市”。
学者们把城市化程度作为衡量工业化的重要指标。英国经济史家约翰·哈罗德·克拉潘就主张“在现代条件下，关于一国生活工业化的最好的一般判断，就是它的城市人口的增长速度和性质”。
在世界历史上，一般而言，工业化速度越快，实现得越早，城市化进程也越快，程度越高。英国是产业革命的摇篮国，同样也是城市化的先行国。其城市化的开始大致可确定在1775年，略滞后于产业革命爆发的18世纪60年代。18世纪末和19世纪上半期，法、美、德等国也相继发生产业革命，这些国家的城市化运动也在短暂的间歇后随之被感觉到。
一般意见认为，城市化的基本实现以该国城市人口超过乡村人口为依据。19世纪50年代，英国已有一半人口居住在2000人以上的市镇。此时，离英国产业革命的基本完成不过10来年。德国实现这一步在1891年。美国有史以来第一次出现城市人口占多数的现象，由1920年的全国人口普查揭示出来。法国要迟至1931年。
不仅产业革命促进了城市化，而且反过来城市化也推动了工业化的进展。城市化实现了人口的高度集中，而劳动人口的高度集中，才是发展大工业的重要条件。“城市愈大，搬到里面来就愈有利。因为这里有铁路，有运河，有公路；可以挑选的熟练工人愈来愈多……这里有顾客云集的市场和交易所，这里跟原料市场和成品销售市场有直接的联系。”