Richard Arkwright, das sechste von sieben Kindern des Schneiders Thomas Arkwright (1691-1753) und seiner Frau Ellen Hodgkinson (1693-1778), wurde am 23. Dezember 1732 in Preston geboren. Richards Eltern waren sehr arm und konnten es sich nicht leisten, ihn zur Schule zu schicken. Stattdessen ließ er sich von seiner Cousine Ellen das Lesen und Schreiben beibringen.
Richard wurde Friseurlehrling in Kirkham, bevor er nach Bolton zog. Er arbeitete für Edward Pollit und eröffnete 1754 sein eigenes Geschäft als Perückenmacher. Für seine Arbeit reiste Arkwright durch das Land und sammelte die ausrangierten Haare der Menschen. Im September 1767 lernte Arkwright den Uhrmacher John Kay aus Warrington kennen, der seit einiger Zeit mit einem anderen Mann, Thomas Highs aus Leigh, an einer neuen Spinnmaschine arbeitete. Kay und Highs war das Geld ausgegangen und sie waren gezwungen, das Projekt aufzugeben. Arkwright war von Kay beeindruckt und bot ihm an, ihn für die Herstellung dieser neuen Maschine einzustellen.
Arkwright stellte auch andere örtliche Handwerker ein, darunter Peter Atherton, die Kay bei seinen Experimenten helfen sollten. Laut einer Quelle: „Sie mieteten ein Zimmer in einem abgelegenen Lehrerhaus hinter einigen Stachelbeersträuchern, aber sie waren so geheimnisvoll, dass die Nachbarn misstrauisch wurden und sie der Zauberei beschuldigten, und zwei alte Frauen beschwerten sich, dass die summenden Geräusche, die sie nachts hörten, der Teufel sein müssten, der seinen Dudelsack stimmte.“
Im Jahr 1768 stellte das Team den Spinning-Frame her, und 1769 wurde ein Patent für die neue Maschine erteilt. Die Maschine bestand aus drei gepaarten Walzenpaaren, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehten. Während diese Walzen das Garn in der richtigen Dicke herstellten, verdrillte eine Reihe von Spindeln die Fasern fest zusammen. Die Maschine war in der Lage, einen Faden zu produzieren, der viel stärker war als der von James Hargreaves hergestellte Spinning-Jenny.
Arkwrights Maschine war zu groß, um von Hand bedient zu werden, und so musste er eine andere Methode finden, um die Maschine zu bedienen. Nachdem er mit Pferden experimentiert hatte, entschied er sich, die Kraft des Wasserrads zu nutzen. Im Jahr 1771 errichtete Arkwright eine große Fabrik am Fluss Derwent in Cromford, Derbyshire. Arkwright sagte später seinem Anwalt, dass Cromford ausgewählt worden war, weil es „einen bemerkenswerten feinen Wasserstrom … in einer Gegend voller Einwohner“ bot. Arkwrights Maschine wurde nun als Water-Frame bekannt. Sie „spinnt nicht nur die Baumwolle schneller, sondern erzeugt auch ein Garn von feinerer Qualität“.