В отличие от первой промышленной революции, основанной на нововведениях в производстве чугуна, паровых двигателях и развитии текстильной промышленности, технологическая революция происходила на базе производства высококачественной стали, распространении железных дорог, электричества и химикатов. В эпоху второй промышленной революции развитие экономики было преимущественно основано на инновациях (внедрении в производство научных достижений) и концентрации, монополизации капитала.
Сама концепция второй промышленной революции была введена британским социологом Патриком Геддесом в 1915 году, а в 1970-х годах была введена в широкое употребление американским экономистом Дэвидом Лэндисом. Вторую промышленную революцию в США относят к периоду с 1870 по 1947 год, а третью промышленную, или цифровую революцию с 1947 года (изобретение транзистора).
Возникли новые индустрии — электроэнергетика, химическая, нефтяная и нефтехимическая промышленность, автомобилестроение (в 1900 г. в США производители выпускали более 4 тыс. автомобилей в год), производство стали (суммарная выплавка стали возросла за 1870—1900 годы в 20 раз).
В конце XIX века в США изобретен конвейер (система Тейлора), обеспечивший гигантский рост производительности труда.
Технологические сдвиги второй промышленной революции обусловило изменение энергетической базы производства: паровые машины были вытеснены электрическими и началась электрификация производства, транспорта, быта.
Основой этого процесса стали внедренные в производство изобретения:
- 1867 — динамо-машина (В. Сименс, Германия),
- 1876 — лампа накаливания (П. Яблочков, Россия), электрическая лампочка Эдисона (1880),
- 1877 — электрическая плавильная печь (Т. Эдисон, США),
- 1879 — электрифицированная железная дорога (В. Сименс),
- 1878, 1884 — паровая турбина (Г. де Лаваль, Швеция, Ч. Парсонс, Англия),
- 1888 — генератор (Т. Эдисон),
- 1891 — трансформатор для передачи энергии на расстояние (Т. Эдисон).
В 1898 году в США, на Ниагаре, была построена первая гидроэлектростанция.
Рывок в развитии транспорта обеспечило изобретение двигателей внутреннего сгорания (Н. Отто — Германия, 1877; Р. Дизель — Германия, 1893).
В 1883—1885 г. изобретен автомобиль (Г. Даймлер, К. Бенц).
Бессемеровский процесс стал первым недорогим способом промышленного производства высококачественной стали. Изобретённый Генри Бессемером, он революционизировал изготовление стали за счет снижения трудоёмкости и стоимости, что обеспечило массовое производство этого важнейшего материала. Вслед за бессемеровским вскоре появился мартеновский и другие способы выплавки стали.
Идея стандартизации узлов и механизмов появилась ещё в начале XIX века, прежде всего в оружейном деле. Основанная на внедрении металлорежущих станков, к середине XIX века стандартизация была широко внедрена в США и получила название «американская система производства». Её применение в производстве швейных и сельскохозяйственных машин привело к значительному повышению производительности труда. Происходивший в эпоху второй промышленной революции быстрый рост масштабов промышленных предприятий, на которые привлекали все больше рабочих, привел к разработке системы научной организации труда или «тейлоризма», в честь её основоположника, американского инженера Фредерика Тейлора, который применил концепцию стандартизации не только к механизмам, но и к операциям, производимым людьми. Впоследствии на базе его системы развилась новая дисциплина промышленная инженерия.
Нефтяная промышленность зародилась около 1859 г. в США, где из нефти, добываемой в Пенсильвании, стали делать керосин для ламп. Керосиновые лампы обходились дешевле светильников на растительных и животных жирах и были более распространёнными, чем появившиеся к тому времени в некоторых городах газовые фонари. Лишь к 1890-м годам в уличном освещении начали использовать электричество, а для освещения домов оно начало массово применяться лишь в 1920-х годах. Бензин поначалу был побочным продуктом в производстве керосина, но в начале XX в. он нашёл широкое применение в автомобилях, и для его массового производства с 1911 года (компания «Стандарт-ойл оф Нью-Джерси») начали применять крекинг.
Электрификация стала основой дальнейшего развития технологической революции к созданию поточных линий и поточного производства. При сборке модели «Форда Т» использовали 32 тысячи станков, большая часть которых работала на электричестве. Генри Форд говорил, что массовое производство было бы невозможно без электричества, потому что именно оно обеспечило работу множества станков и другого оборудования на конвейере. Кроме того электрификация позволила производить многие химикаты с участием электрохимических реакций, в том числе алюминий, хлор, гидроксид натрия и магнезию.
Во второй половине XIX в. значение железных дорог превзошло роль каналов в транспортной инфраструктуре. Их строительство было облегчено появлением недорогих стальных рельсов, которые были существенно более долговечны, чем ранее использовавшиеся чугунные, служившие не более 10 лет. Стоимость перевозок в результате упала более чем в 25 раз. Вследствие широкого распространения железных дорог вдоль них возникло множество городов и выросло городское население в целом. Кроме железных города связало и много автомобильных дорог, качество которых было улучшено ещё в эпоху первой промышленной революции, в значительной степени благодаря новаторствам британского инженера Джона Мак-Адама. Сеть дорог с твёрдым покрытием широко распространилась в США и Западной Европе после изобретения велосипеда, ставшего популярным видом транспорта в 1890-е годы. Для борьбы с дорожной пылью с 1910-х начали применять гудрон и асфальт. В кораблестроении появление дешёвой листовой стали позволило металлическим судам с двигателями (паровым и дизелем) окончательно вытеснить деревянные парусники.
Легковой автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был впервые запатентован Карлом Бенцем в 1886 г. Первый грузовой автомобиль был создан фирмой «Фабрика Готлиба Даймлера» (Gottlieb Daimler-Fabrik) в 1896 г. Первый легковой автомобиль Генри Форда появился в 1896 году, а его «Форд Мотор Компани» была основана в 1903 г. Поначалу автомобиль был дорогим и престижным видом транспорта, но Генри Форд упорно боролся за то, чтобы сделать его массовым и демократичным. Удешевление производства было в конце концов достигнуто благодаря созданию поточной линии. Это был первый пример создания агрегатов из примерно пяти тысяч деталей в масштабах до сотен тысяч и миллионов экземпляров ежегодно. В результате цены на «Форд Т» упали с 780 долларов в 1910 году до 360 долларов в 1916 г.
Электрический телеграф вначале применяли для связи на железных дорогах, но вскоре он стал общим средством связи. Первый коммерческий телеграф Уитстона и Кука был введен в действие в Лондоне в 1837 г. В 1866 году при помощи парохода «Грейт Истерн» британский инженер Брюнель проложил первый долговечный трансатлантический телеграфный кабель. К 1890-м годам международная телеграфная сеть соединяла все крупнейшие города мира. Телефон был впервые запатентован в 1876 г., а радиотелеграф в 1895 г.
Во второй половине XIX — начале XX века были изобретены принципиально новые способы сохранения информации. Революционным изобретением стала звукозапись (фонограф, затем — граммофон и патефон). Хотя фотография была изобретена ещё в начале XIX века, в конце века она претерпела значительные усовершенствования. В 1885 году была создана фотоплёнка, в 1888 году компания Kodak начала выпуск фотоаппаратов для массового (любительского) использования. В 1895 году Братья Люмьер продемонстрировали первый кинофильм.
К середине XIX века был заложен фундамент современной химии и термодинамики, а к концу столетия обе эти науки приобрели современное состояние, что в свою очередь позволило заложить фундамент современной физической химии. Развитие этих научных дисциплин стало основой развития химической промышленности и производства анилиновых красителей. Ещё одним следствием развития химии стало совершенствование производства стали, как на стадии обогащения железной руды, так и при создании сплавов стали с хромом, молибденом, титаном, ванадием и никелем. Например, сплав стали с ванадием не подвержен коррозии и имеет повышенную прочность, вследствие чего нашёл применение при производстве автомобилей.
Одним из наиболее важных промышленных приложений неорганической химии стал процесс синтеза аммиака из атмосферного азота, разработанный к 1913 г. и широко внедренный в практику после первой мировой войны. Современное сельское хозяйство существенно зависит от дешёвого азотного удобрения, производимого с помощью этого химического процесса.
Первый газовый (на светильном газе) двигатель внутреннего сгорания, нашедший сравнительно широкое применение, был разработан Жаном Этьеном Ленуаром в 1860 г. Его применяли на небольших предприятиях, для которых мощные паровые машины не были нужны, а малогабаритные паровые машины были неэффективны. Николаус Отто усовершенствовал этот тип двигателя, сделав более компактным и впятеро более эффективным (четырехтактный цикл), а Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах перевели его на жидкое топливо (бензин) и внедрили искровое зажигание, что позволило, начиная с середины 1880-х, устанавливать его на автомобили, катера и локомотивы. В 1897 году Рудольф Дизель на основе принципов термодинамики разработал и запатентовал дизельный двигатель, значительно более эффективный (на 20-25 %), чем с двигатель с искровым зажиганием. Сначала дизель применяли в качестве стационарного, с 1903 года — в кораблестроении (с 1909 года на подводных лодках), с 1914 года — на локомотивах. После затянувшейся разработки быстроходного вихрекамерного дизеля фирмой К.Бенца, начиная с 1922 г. началась его установка на сельскохозяйственных тракторах, а с 1923 г. — на грузовых автомобилях (с 1936 г. и на легковых), а также на военной технике (танк).
Одним из наиболее важных научных достижений является объединение знаний о свете, электричестве и магнетизме в электромагнитной теории Максвелла. Она стала основой для разработки динамо-машин, электрогенераторов, моторов и трансформаторов. В 1887 году Генрих Герц исследовал предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, что привело к изобретению радио. Для развития радиовещания в 1906—1908 гг. была изобретена электронная лампа, что позволило усиливать радиосигнал и производить все более мощные радиопередатчики. К 1920 г. началось коммерческое радиовещание. Электронная лампа оставалась в широком употреблении до середины XX в., когда её вытеснили транзисторы.
К 1884 г. усовершенствование парового двигателя привело к созданию паровой турбины, которая вначале была применена в кораблестроении, а впоследствии — и в производстве электроэнергии.
Электрификацию называют «самым важным из важнейших инженерных достижений XX в.» В 1886 году электромотор был использован для движения трамвая и к 1889 г. появилось уже более 100 трамвайных линий. К 1920 г. трамвай стал основным городским общественным транспортом. Более мощный электромотор был создан Никола Тесла и другими учёными и изобретателями в 1890-х годах. Он нашёл широкое применение в промышленности. В 1881 году Джозеф Суон для освещения зала театра в Лондоне поставил 1200 ламп накаливания собственного изобретения. Это первый случай, когда все освещение большого публичного здания было полностью электрическим. В это же время электричество начали применять для уличного освещения и на фабриках. Для освещения жилых зданий в крупных городах электричество начали применять в 1920-х годах, а флуоресцентное освещение было предложено для коммерческого использования на Всемирной выставке 1939 г.
В индустриальных странах период 1870—1890 годов стал эпохой самого бурного экономического роста за всю их историю. Вследствие резкого повышения производительности труда и падения цен на товары массового потребления образ жизни был существенно улучшен. Одновременно из-за замещения рабочих машинами выросла безработица и усилилось социальное расслоение. Множество фабрик, кораблей и другой дорогостоящей собственности морально устарело и потеряло ценность за короткий период времени, что повлекло за собой разорение их владельцев. Однако улучшение транспорта и ускорение товарооборота теперь предотвращало голод в случае неурожая в отдельных регионах.
К 1870 г. паровые машины в качестве двигателей начали вытеснять мускульную энергию животных и людей. Тем не менее, лошади и мулы продолжали использоваться в сельском хозяйстве до появления в конце второй промышленной революции тракторов. Так как паровые машины становились все более эффективными и экономичными, их количество в экономике продолжало увеличиваться, что повлекло за собой увеличение потребления угля.
Увеличение масштабов производства на фабриках вело к дальнейшей урбанизации и появлению многочисленного среднего класса квалифицированных и сравнительно высокооплачиваемых работников, в то время как детский труд постепенно выходил из употребления.
К 1900 г. лидером промышленного роста оказались США (24 % прироста мирового производства). За ними следовали Великобритания (19 %), Германия (13 %), Россия (9 %) и Франция (7 %). Тем не менее в целом лидером индустриализации оставалась Европа (в совокупности 62 %).
