由于这些社会的、经济的、地理的因素，水能利用在欧洲稳定地增长，特别是在九世纪以后。到了公元1500年，水车已经遍布欧洲。在一些地方，动力机械的集中程度完全可与十八世纪和十九世纪工业革命时的一些工厂相比。下面让我们看看中世纪水轮技术的三大要素：数量上的增长、应用范围的扩大以及功率的集中。
    有关中世纪欧洲各地区水磨数量的最好数据来源是十一世纪后期英皇一世对其新得到的英国领地所做的统计。十一世纪后期，在诺曼底人统治下的英格兰领域拥有5624台水磨，分布在3000多个地方。这个总数相当于几乎每50个家庭就有一个磨坊。而且在某些地方，磨坊之间相隔很近：沿同一条溪流16公里长度上可以找到30座之多。不过这些碾磨机的水轮是水平的、下击式的还是上击式的，以及它们干什么用却没有记载。其中大多数可能是碾磨谷物，因为这是一项乏味的劳动，如果用人工操作，一个家庭主妇每天都要花上两三个小时。
    欧洲其它国家在此期间甚至连这种不完全的统计数字也没有。不过，据推测其中某些地区在技术上可能比英格兰还要先进。后来的证据表明，这些地区在以水力代替人工劳动方面的发展速度至少可以和英国的相比。例如1694年法国的军事工程师Marquis de Vauban估计法国有80000台磨面机、15000台工业碾磨机、500个铁磨和冶金场总数超过了95000台，虽然其中有一些（特别是磨面机）不是用水力而是用风力推动的。
    在水轮轴上装上一个凸轮可以将旋转运动转化为直线运动。转动的凸轮带动装在捣矿锤轴上的一个与之配合的凸块，当水轮轴转动时，捣矿锤先被抬起，而后下落，形成一次强有力的冲击。
      在碎石工场中采用的凸轮原理。这是《金属的来源》一书中的插图。水轮轴上的凸轮啮合然后释放装在各个带有铁质锤头的捣矿锤上的凸轮随动件（g）。
    甚至在欧洲的一些工业落后地区，如俄罗斯和波兰，在引进蒸汽机以前水车也很普遍。1666年在俄罗斯第聂伯河北部支流（从Sula河到Vorskla河）进行的一次调查中列出了50个水坝和300台水车，在这些支流中，仅Udai河就有72台水磨。到十八世纪后期，仅波兰被奥地利占领的那块土地上就有水磨5000多台。
    水车数量的稳步增长还伴随着它向各地区的推广。到十三世纪时，从里海到波罗的海、从不列颠到巴尔干半岛各国、从西班牙到瑞典，整个欧洲到处都有水车在转动。
    古代的技师只把水轮的旋转运动用在两种地方：磨面机和叫做戽水车的一种提水的轮子。戽水车直接利用这种旋转运动而不经过任何形式的齿轮转换。但在磨面机中，为了转动磨石，装在轮轴一端的直角齿轮传动装置既改变旋转的速度，又将垂直平面内的水轮运动转变成水平面内的运动。很显然，古代的技师们仅仅走到了这一步，虽然四世纪时的罗马诗人Ausonius曾在一首诗中提出过可以用水轮驱动锯条，但他们并未就此做出什么成就。
    从九世纪开始，磨坊建造者着手推广前人的研究成果。例如，中世纪时欧洲的磨坊匠把垂直的水轮车应用于几种不同的工作，如戽水车提水，它要求和水轮一样的垂直平面内的旋转运动。另一种是在刃具制造场中磨削和抛光金属。首次提到这类工场是在十三世纪初期的文献中。在这类工场中，安设的齿轮并不是用于改变转动的平面，而是逐步提高水轮机轴的转速，但在某些实例中，也将转动传递给安装在水轮轴的垂直方向上的石磨。
    新的水力利用——以与垂直水轮在同一平面上的旋转运动为动力的其它诸例有，车床（把水能用于车床的最早史料记载出现在十四世纪）、管孔镗床（十五世纪）、生产金属板的轧钢机以及切割这种薄板的转动切割机（也是在十五世纪）、矿井通风用的鼓风机、矿井卷扬机以及链球式矿井抽水机（都在十六世纪）。
    中世纪的技师以类似的方法扩展了水轮与由垂直到水平平面的传动装置的结合。法国早在九世纪时就已把传统的水力磨面机改进为不是用来把小麦磨成粉（这是罗马帝国使用水轮与齿轮传动组合来作的唯一工作）而是把麦芽磨成制啤酒用的麦芽浆的石磨。随后，从垂直到水平平面的齿轮传动系统就被用在诸如将金属矿石磨成粉末等地方，用以代替体力劳动。
    到了十一世纪，从垂直到水平平面的传动机构得到进一步的发展，用以推动立着放的石锤，它们是捣碎而不是磨碎东西，这种具有作上下运动的石锤的捣碎机早在十一世纪可能就已用于橄榄的榨油，并且可以肯定到十二世纪时它还在用于这种目的和其它场合。十二世纪初期，这种捣碎机为制革工业所采用：捣碎机把橡树皮压成粉末，为滤取鞣酸的工序做准备。在西西里岛，早在十二世纪就可能已经用水力捣碎机榨甘蔗。随后还用这种捣碎机来榨芥末（水能用于此目的的最早时间是在十三世纪）、榨罂粟籽（也在十三世纪）以及榨染料（十四世纪）。
    虽然经过加速、减速或转换到另一平面中的水轮机的旋转运动能用到很多地方，但另有一些工作所需要的却不是旋转运动而是直线运动。例如，许多工业都需要敲打或锤击式的动作。它们包括清洗羊毛织品、为熔炼而捣碎矿石、锻造以及从亚麻植物中分离出纤维。在十到十五世纪之间，中世纪的技师们为了把旋转运动转变成驱动锤头所需要的直线运动而发明了两种方法：凸轮和曲轴。