美国历史上的第一次科学技术革命发生于19世纪后期至20世纪初。它使美国社会生活的每个方面都取得了重大的科技进步；开辟了工业社会的三个最重要技术领域：电力和能源开发、材料和材料加工、通信和信息传递技术；使科学技术受到人们前所未有的重视；一直以仿效学习欧洲技术和注重实用性技术为主的美国也逐步建立起自身完整的科学技术研究体系。世界科技中心也开始向美国转移。
    一、近代前期美国科学技术的发展
    美国殖民地时期，科学技术发展的特点是自身发展十分缓慢和对英国的极端依赖。在当时，“任何技术上的重大进步，都受到宗主国的阻挠。英国认为它的殖民地应该是原料的来源地，而不应该是制造业的竞争对手。”（注：卡罗尔·卡尔金斯：《美国科学技术史话》，人民出版社1982年版，第224页。）英国当时的法律禁止机器、工业图纸、技术规范出口，并且阻挠熟练工人迁居国外，结果就使美国的科学技术进步缓慢，缺乏最基本的科学理论研究和科学实践。在独立前夕，全国大学生的总人数不足300人，每年勉强有50名毕业生，而且主要是为教会培养的。而当时可以称得上科学研究团体的仅有一家--美国哲学会，它是著名科学家本杰明·富兰克林于1743年创立的，学会的宗旨是促进“有用知识”的探讨与传播。当时主要进行了物理学和天文学的初步研究。
    18世纪中期以后，由于美国进行了独立战争，战争需要大批的枪炮、弹药等军需，一定程度上推动了科学技术的发展。独立之后，美国既失去了对英国技术上的依赖，又摆脱了宗主国的技术限制，开始了工业化的进程。新政府鼓励人们在发明创造上的兴趣，并于1790年通过了第一个联邦专利法律。同时宪法授权国会确保发明家在一定期限内对其发明享有独揽权利，以此鼓励科学技术的发展。这些法令起到了立竿见影的效果，也使美国人生性好动、喜欢创新的特点得以充分发挥。在其后的几十年内（1790-1860年），产生了许多对科技进步及改变人类生活都十分重要的发明。
    1820年约瑟夫·享利和迈克尔·法拉第同时分别进行了电磁体试验，将磁力转变成电力。试验本身很简单但意义重大，它将世界带进了电力时代。
    1838年，塞缪尔·莫尔斯发明了电报，1844年首次公开发报，很快在全国推广。
    1831年，赛勒斯·麦考密克发明了收割机。1851年，在伦敦世界博览会上，麦考密克的收割机被介绍到欧洲并得到推广。
    1846年，伊莱亚·豪发明了缝纫机，改变了成衣和制鞋业的生产方式。
    1852年，肯塔基制铁商威廉·凯利发明了生铁吹气炼钢，1864年凯利采用贝斯默炼钢法，制出优质钢。
    1830年罗伯特·史蒂文斯发明了T型铁轨，这个方法现在仍是全世界铁路的标准做法，只是现在已改用耐热优质钢作路轨。
    1839年，查尔斯·古德伊尔发明了硫化橡胶，使橡胶不轻易发粘、发脆和发黄。
    1836年，塞缪尔·科尔特造出了第一支左轮手枪，后来又发明了装配生产线并将此体系发展到逻辑结论。
    和不断涌现的新发明相比，同一时期美国科学理论研究和实验科学却没有得到足够的支持和发展。首先国会不相信给予那些看不到实际价值的项目以联邦支持会有什么效果。科学研究经费必须以伪装形式才能进入联邦预算；其他的经费来源就要靠个人捐赠。1846年英国化学家詹姆斯·史密森赠送给美国50万美元用于创办史密森研究院，该研究院后来被人们称为“培育美国科学的机构”。
    这一时期美国科学技术发展的特点是它的实用性和大众性；工程技术和应用技术的发明大于自然科学的研究成果。自然科学的理论研究成果屈指可数且不为人们所重视。“最早的殖民者忙于在一片荒凉上从事建设新生活的日常工作，只有有限的时间可以用来观察天空，记录不同品种的鸟类、植物、兽类，或者思考宇宙的奥秘。而当他们真能致力于科学探讨和学术研究时，他们的努力又多半都是指向实用的目标。”（注：卡罗尔·卡尔金斯：《美国科学技术史话》，人民出版社1982年版，第185页。）“美国人的兴趣在于土地的使用，而不是对土地作全面而系统的阐述。”（注：丹尼尔·布尔斯廷著：《美国人：开拓历程》，美国驻华大使馆新闻文化处译，1987、1988年香港版。）这些都说明美国作为一个年轻的国家其科学理论研究的落后和学术思想基础的不深厚。而同时，这些实用性和大众性的发明创造也是科学的基本实践积累。科学技术的发展同世界上其他事物一样，是一个由量变到质变的辩证发展过程，在量变的过程中发展表现为在原有科学基础上的一点一滴的进步和积累，在质变过程中表现为在原有科学基础上的革命性的重大突破。即所谓“科学技术革命”。美国社会贯穿整个19世纪的大量的实用性和大从性的发明“使美国人以热衷于搞小玩意儿而闻名于世”。（注：享利·康马杰：《美国精神》，光明日报出版社1988年版，第9页。）也为南北战争后美国第一次科学技术革命的质变发生作了一定的量变积累。
    二、美国历史上第一次科技革命的兴起
    从南北战争开始到第一次世界大战结束（1861-1920年）期间，随着全国工业化的迅速发展，科学技术日新月异地飞速前进，出现了新科学技术革命的潮流，形成了美国历史上第一次科学技术革命，进入了电气化和钢铁的时代，开创了电力技术与无线电技术、炼钢和材料技术、内燃机与汽车工业，发展了建筑工业和化学工业；工业研究室的创立和发展使美国建立起完整的科研体系；教育规模的迅速扩大和质量的不断提高为科学技术的普及发展开创了更广阔的前景。这一切使美国迅速成为世界第一科技大国。
    1861年在美国爆发的南北战争具有极伟大的历史意义。是美国自由劳动制度与奴隶制度之间的斗争，也是民主、科学与愚昧之间的斗争。南北战争中进步势力的胜利推动了美国的工业化进程，也推动了科学技术的发展。南北战争正处在古代战争和现代战争的交接点。无线电通信、装甲车、气球侦察、机关枪、铁甲舰、潜水艇等都是首次在战争中使用。战争的需要使科学技术发展更加迅速。正如恩格斯所说：“社会方面一旦发生了技术上的需要，则这种需要就会比十数个大学更加把科学推向前进。”（注：《马克思恩格斯选集》第2卷，第504页。）
    从1861年到1920年这一时期，美国进入了电气化时代。电力技术的创新与使用成为美国新科技浪潮的主要标志。其主要代表首推伟大的发明家爱迪生，还有亚历山大·贝尔等电力、电机工程师。
    爱迪生最重要的发明有电灯、留声机、电影，也是对人们生活改变最大的三大发明。其中电灯共进行了1300多次试验，终于在1879年实验成功了世界上第一个碳丝白炽灯泡。1882年，爱迪生发明的白炽灯正式开始在纽约推广，到1900年美国就已有2500万盏电灯。
    1879年到1880年，爱迪生改良了新式发电机，1882年9月4日，爱迪生的第一个商业用电站在纽约珍珠街正式发电。1887年，爱迪生创办了爱迪生实验室，在这里他发明了留声机用的蜡质唱片、碱性蓄电池、电影放映机和摄影机等。
    由于爱迪生的直流供电法电压低、输送距离有限，后来乔治·威斯汀豪斯解决了用交流电远程输电的应用问题，1886年，他成立了西屋机电公司在马萨诸塞州建立了世界上第一家电力实验工厂开始发电。1892年，西屋公司在芝加哥博览会上装置了当时最大的发电机（1000马力）。1895年又在尼加拉大瀑布装置了3部发电能力各为5000马力的水轮发电机。到1900年，美国工业用电达20万马力。一次大战前，美国已制造了3万台功率为1万马力的蒸汽涡轮发电机。电也开始在美国农村和社会各领域普遍使用，对人们的生活产生了革命性的改变。
    电力技术发展中另一具有重大影响的划时代事件，是贝尔等人发明的电话及其应用。1876年，贝尔等人研制了第一个实用的电话，1877年建立了第一个电话公司，到1900年全国已有电话线160万公里。1902年纽约到纽瓦克之初步建成了长途地下电缆电话。
    无线电技术是近代电的技术的又一重大发明。1899年，美国马可尼无线电报公司成立，开始引进无线电报技术。1906年弗森登发展了无线电广播技术。1907年福雷斯特发明了三极管，促进了无线电技术的发展并使美国的无线电技术在世界上领先。1914年，美国的无线电公司、无线电工程师学会先后成立，无线电技术在全美国得以推广普及。
    在同一时期，美国也进入了钢铁时代，19世纪60年代，美国开始采用凯利-贝思默转炉炼钢技术，之后又引进了平炉炼钢技术。同时，在工业家卡内基的领导下，他们又改进生产管理，把采矿、炼铁、炼钢、轧钢等生产过程联成一体，以实现卡内基“炼出世界上最廉价的钢”的豪言壮语。他们采用各种先进设备和生产工艺，创建工业实验室，充分发挥科研人员的集体智慧，努力提高钢的材质、性能，降低成本，提高生产效率。到1900年，美国的钢产量已达到1020吨，比英国多一倍以上。1916年，美国又从法国引进了电炉炼钢技术，在一次大战期间，美国的炼钢电炉就达到323座，占世界的三分之一强；并在芝加哥建起了世界最大的电炉。1918年，美国的钢产量为4500吨，位居世界第一。由于有了钢这种新型材料，有力地推动了美国机械工业、建筑工业、铁路运输、汽车工业及其他各行业的技术进步和发展，使美国的工业生产和工业技术跃上了新台阶。
    在同一时期，美国的汽车工业开始兴起。汽车的发明最早始于欧洲，但是美国的汽车制造技术很快就赶了上来。1893年，马萨诸塞洲的杜里埃兄弟试制出第一辆单程循环4马力汽油机。1897年，斯坦利兄弟制造了一辆没有排档的由蒸汽发动的汽车。5年之后他们开始正式生产这种汽车，其时速达25英里。到1906年斯坦利型赛车便创造了时速120英里的世界纪录。
    1903年福特成立了福特汽车公司，并于1908年制成与现代汽车相似的T型5人敞蓬汽车。由于福特最早在汽车生产中采用了零部件标准化生产和流水线装配系统，大大提高了汽车的生产率，1913年福特汽车的产量便超过了15万辆。美国人不保守、乐于接受新事物的个性使美国成为最快接受汽车的国家，1920年，美国小汽车登记数超过800万辆。同时，随着电气技术和机械技术等行业技术的进步，掀起了汽车技术革命的高潮：车头电灯、低压大轮胎、液压闸、自动变速器、电动制动器等等。每项改进都使汽车更为舒适、安全和易于驾驶，更促进了汽车工业蓬勃发展。