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。