人类总是在创新和探索的过程中前进，而历史的迷人之处在于，总有一些看似不起眼的发明对人类命运产生巨大影响。伊莱·惠特尼发明的轧棉机将人类带入了高效的工业化轧棉时代，推动了19世纪美国最重大的历史变革。
棉花原产于热带和亚热带地区，距今可能有8000多年历史。棉花首先被引入印度，最初在公元前4000年左右的印度河流域种植，然后在中世纪传播到埃及、波斯、中国和地中海地区。
棉花种植是劳动密集型产业，需要进行收获、轧棉、纺纱和织布工作。在收获时，需要采摘附着的棉籽和纤维，留下棉株继续生长以便来年收获。采摘棉花时，工人需要在棉花丛间走动并有选择性地挑出棉籽和纤维，保持植株完好无损。该过程的生产效率较低，人们有时称笨手笨脚的人为“采棉花的手”。
将棉籽和棉纤维分离后的下一个过程称为轧棉。在美国南部，高质量的长绒棉只能沿着卡罗莱纳州和佐治亚州海岸的狭窄带区种植，被称为“海岛”棉花。美国南部的内陆地区只能种植高地短纤维棉。用长度较短的纤维制成的纱和布的质量较差，而且这种棉花长着“毛茸茸的”的棉籽，因为纤维紧紧地贴在棉籽表面。这种强附着性给无损采摘造成困难，费时费力，因而棉花价格也比较昂贵。
在19世纪初期，这些低效率的工作都是由美国南部各州的奴隶来完成的，直到一个叫伊莱·惠特尼的美国人出现，终结了上千年的人工轧棉历史。伊莱·惠特尼于1789年从耶鲁大学毕业。毕业时，他面临着资金缺乏问题，前往佐治亚州，在种植园寻求财富。他试图找到一种更好的办法来去除高地短纤维棉的棉籽，并在1794年发明了轧棉机。惠特尼发明的轧棉机可以更有效地分离棉纤维和棉籽。
该机器在盒子中的旋转气缸上安装有尖刺锯齿，通过曲柄转动，锯齿推动棉纤维通过小槽孔，把棉籽留在外部。因此，棉绒与棉籽分离后，一个旋转的刷子从锯齿中去除棉绒纤维，最后棉籽落入料斗中。惠特尼的机器每天可以分离多达50磅（约23千克）的清洁棉花，使美国南部各州能够依靠棉花生产获取利润。
遗憾的是，惠特尼的轧棉机非常简单并且容易被仿制，因此他无法从这一发明中获利。不久之后，该机器的仿制品出现了。惠特尼在1794年获得的轧棉机专利，直到1807年才被法院确认。惠特尼决定进驻轧棉行业，在美国佐治亚州和南部各州都制造并安装了轧棉机。然而，种植者对他感到不满，认为他要价太高，因此设法避开他的专利。
之后，惠特尼通过耶鲁大学校友的身份及婚姻建立了社会和政治关系。虽然他从未制造过枪械，但通过这些关系，在1798年赢得了与美国陆军的合作，并于1800年交付了一万把步枪。当时的美国财政部长沃尔科特给他发了一本书，之后惠特尼开始研究可互换零件。通常的方法是由一位熟练的机械师制造滑膛枪的每个零件并组装在一起，这一过程缓慢且辛苦，而惠特尼的概念与之背道而驰。
惠特尼让许多不太熟练的机械师每人按照严格规定的尺寸专门制作一个零件，使零件可互换和组装。这是大规模生产方法的核心，后来亨利·福特在制造T型汽车的过程中将其发扬光大。惠特尼最终于1809年按照与美国陆军合同约定交付了产品，他在余生中致力于可互换性机械的发展。
棉花处理的另一个步骤是纺丝，即把植物短纤维捻成纱或线。传统的手工纺纱工具被称为卷线杆，一般由女性进行纺纱工作。1769年，理查德·阿克莱特（Richard Arkwright）引进纺丝机，使英国纺织厂能用金属圆柱代替手工，通过把纤维捻成经纱而生产棉纱。该机器可以由动物或水力驱动而高效运转。
织造过程涉及两组线，称为经纱和纬纱，它们彼此交错形成织物或布。经线由固定在织物竖直方向上的平行线组成，通过在经线上交替运动的纺锤制成水平方向的纬纱。自动织机升高垂直于奇数经纱并降低偶数经纱，因此纺锤可以很容易地通过横向开口到达另一侧；然后当纺锤准备回到左侧时，机器降低奇数经纱并升高偶数经纱。
动力织机是一种更为高效的方法，导致很多原始机织工厂倒闭，使乡村中分散的织工迁移到城市内集中的纺织厂，这种情况首先出现在英格兰，然后是世界其他地区。1801年发明的提花织机是首个可编程的编织方法，能够生产特殊的样式。
轧棉机为许多棉花种植者带来巨大的财富，在1800年之后，原棉产量每十年翻一番。其他的发明也推动了对棉花的需求，如纺纱机和织布机，以及把棉花运送到世界各地的轮船技术的改进。到了20世纪中叶，美国南部供应了全球3/4的棉花，其中大部分被运到英国，在纺织厂制成布匹。英国纺织商人从殖民地种植园购买棉纤维，然后在曼彻斯特的巨大纺织厂加工成棉布。这些棉布被售往欧洲、非洲、印度和中国等国家和地区。
美国的成捆原棉快速增长，从1790年的3135捆增加到1860年的3837402捆，在60年内上涨了1000倍！棉花制品的日益普及促进了种植园土地的扩张，以及对摘棉花奴隶的需求。欧洲白人定居者需要更多的土地，迫使克里克印第安人在1810年离开佐治亚州，而1830年通过的印第安人移民法案迫使切诺基人离开他们的家园，这些移民所经过的路线在后来被称为“血泪之路”。
美国南方经济的基础“棉花大王”抵达后，佐治亚州的棉花产量增加了1000倍。此时，把棉籽与棉纤维分离的过程变得更加高效，但采摘棉花的过程并没有得到改进，因此对廉价劳动力的需求较大。佐治亚州的白人大量购买黑人奴隶来从事艰苦繁重的“棉花采摘工作。棉花的大规模生产形成了美国内战前南方的经济效益和社会秩序，并推动了1861～1865年的美国南北战争。