Richard Arkwright, le sixième des sept enfants de Thomas Arkwright (1691-1753), un tailleur, et de sa femme, Ellen Hodgkinson (1693-1778), est né à Preston le 23 décembre 1732. Les parents de Richard étaient très pauvres et n’avaient pas les moyens de l’envoyer à l’école et se sont plutôt arrangés pour qu’il apprenne à lire et à écrire par sa cousine Ellen.
Richard devient apprenti barbier à Kirkham avant de déménager à Bolton. Il travaille pour Edward Pollit et, en 1754, il lance sa propre entreprise en tant que perruquier. Le travail d’Arkwright l’amenait à parcourir le pays pour collecter les cheveux abandonnés par les gens. En septembre 1767, Arkwright fait la connaissance de John Kay, un horloger de Warrington, qui était occupé depuis un certain temps à essayer de produire une nouvelle machine à filer avec un autre homme, Thomas Highs de Leigh. Kay et Highs avaient manqué d’argent et avaient été contraints d’abandonner le projet. Arkwright fut impressionné par Kay et proposa de l’employer pour fabriquer cette nouvelle machine.
Arkwright recruta également d’autres artisans locaux, dont Peter Atherton, pour aider Kay dans ses expériences. Selon une source : « Ils ont loué une chambre dans une maison d’enseignant isolée derrière des buissons de groseilles, mais ils étaient si secrets que les voisins étaient suspicieux et les accusaient de sorcellerie, et deux vieilles femmes se sont plaintes que les bourdonnements qu’elles entendaient la nuit devaient être le diable accordant sa cornemuse. »
En 1768, l’équipe a produit le Spinning-Frame et un brevet pour la nouvelle machine a été accordé en 1769. La machine impliquait trois ensembles de rouleaux appariés qui tournaient à des vitesses différentes. Tandis que ces rouleaux produisaient un fil d’une épaisseur correcte, un ensemble de broches tordait fermement les fibres ensemble. La machine était capable de produire un fil bien plus résistant que celui fabriqué par le Spinning-Jenny produit par James Hargreaves.
La machine d’Arkwright était trop grande pour être actionnée à la main et il devait donc trouver une autre méthode pour faire fonctionner la machine. Après avoir expérimenté avec des chevaux, il a été décidé d’employer la puissance de la roue à eau. En 1771, Arkwright a installé une grande usine près de la rivière Derwent à Cromford, dans le Derbyshire. Arkwright déclara plus tard à son avocat que Cromford avait été choisi parce qu’il offrait « un remarquable courant d’eau… dans une région très peuplée ». La machine d’Arkwright est désormais connue sous le nom de Water-Frame. Non seulement elle « filait le coton plus rapidement mais produisait un fil de qualité plus fine ».