Richard Arkwright, el sexto de los siete hijos de Thomas Arkwright (1691-1753), sastre, y su esposa, Ellen Hodgkinson (1693-1778), nació en Preston el 23 de diciembre de 1732. Los padres de Richard eran muy pobres y no podían permitirse enviarle a la escuela, por lo que se encargaron de que su prima Ellen le enseñara a leer y escribir.
Richard se convirtió en aprendiz de barbero en Kirkham antes de trasladarse a Bolton. Trabajó para Edward Pollit y en 1754 inició su propio negocio como fabricante de pelucas. El trabajo de Arkwright consistía en viajar por el país recogiendo el pelo desechado de la gente. En septiembre de 1767, Arkwright conoció a John Kay, un relojero de Warrington, que llevaba tiempo intentando fabricar una nueva máquina de hilar con otro hombre, Thomas Highs de Leigh. Kay y Highs se habían quedado sin dinero y se habían visto obligados a abandonar el proyecto. Arkwright quedó impresionado por Kay y le ofreció empleo para fabricar esta nueva máquina.
Arkwright también reclutó a otros artesanos locales, entre ellos Peter Atherton, para ayudar a Kay en sus experimentos. Según una fuente: «Alquilaron una habitación en la casa de un maestro aislado detrás de unos arbustos de grosellas, pero fueron tan reservados que los vecinos sospecharon y los acusaron de brujería, y dos ancianas se quejaron de que los zumbidos que oían por la noche debían ser el diablo afinando su gaita.»
En 1768 el equipo fabricó la Spinning-Frame y en 1769 se concedió una patente para la nueva máquina. La máquina incluía tres conjuntos de rodillos emparejados que giraban a diferentes velocidades. Mientras estos rodillos producían hilo del grosor correcto, un conjunto de husos retorcía las fibras con firmeza. La máquina era capaz de producir un hilo mucho más fuerte que el fabricado por la Spinning-Jenny producida por James Hargreaves.
La máquina de Arkwright era demasiado grande para ser manejada a mano, por lo que tuvo que encontrar otro método para hacerla funcionar. Tras experimentar con caballos, se decidió emplear la fuerza de la rueda hidráulica. En 1771 Arkwright instaló una gran fábrica junto al río Derwent en Cromford, Derbyshire. Arkwright declaró más tarde a su abogado que se había elegido Cromford porque ofrecía «una notable y fina corriente de agua… en una zona muy poblada». La máquina de Arkwright pasó a conocerse como la Water-Frame. No sólo «hilaba el algodón más rápidamente, sino que producía un hilo de mayor calidad».