19世纪后半期至20世纪中叶，产业革命进入新阶段。它以新能源的利用、新机器和新产品的创制以及远距离传递信息手段的新发展等方面的成就，在人类文明发展史上具有重要地位。其间出现的电力、钢铁、化工“三大技术”和汽车、飞机、无线电通信“三大文明”，极大地改变了人类社会的面貌。
在这一阶段，汽轮机和内燃机技术沿着第一次产业革命的热机技术发展，电气技术则求助于电磁理论科学。因此，它既是第一次产业革命的延伸和继承发展，又出现了很多与前一阶段截然不同的因素和新的产业，并且对在前次产业革命基础上已经建立起来的产业结构、经济体制以及社会关系产生了新的影响，成为划分一个新时代的开始。有的学者主张称它为第二次产业革命。如果说，前次产业革命是“铁和煤的革命”，那么，这次产业革命是“钢和电以及石油业的革命”。
这次革命的中心在美国和德国。虽然重要的新机器和生产新方法，有不少仍在英国发明，但是英国由于在技术上对蒸汽机的改进情有独钟，惧怕技术与设备的更新会带来新的耗费，从而坐失良机，显得相对落后。无传统技术负担的美、德等国终于上升为领先国家。
第二次产业革命不仅使工业化国家之间经济发展不平衡加剧，后起的资本主义国家生产呈跳跃式发展，赶上并超过老牌资本主义国家；而且使工业化国家和非工业化国家在社会经济发展水平上的差距也越来越大。
电气工业
完全有理由认为第二次业革命是从能源开始的。1831年，英国科学家法拉第（1791—1867年）发现电磁感应并制成电机模型，很多人投入手摇永磁电机的研制。
1857年，英国企业家荷尔姆斯在法拉第帮助下制成可供照明实用的蒸汽动力永磁电机。1866—1867年间，英国的惠斯通和德国工程师维尔纳·西门子（1816—1892年）几乎同时发明用电磁铁代替永久磁铁的自激磁场式发电机。
1870年，比利时的格拉姆（1826—1901年）发明环状电枢；1873年，德国的阿尔狄涅克又发明鼓状电枢，改进了自激磁场式发电机技术。这种发电机效率高，发电容量大，成为现代电力工业的基石。
1882年，法国电气技师马·德普勒（1843—1918年）高压直流远距离输电成功，把电从米斯巴赫送到57公里外的慕尼黑。这成功打破了地方条件对工业的限制，使偏远山区的水力发电成为可用能源。
同年，美国的爱迪生公司建成火力发电站（珍珠街电站），并把输电线结成网络。从此，发电站和电力网纷纷建立，电力供应的范围迅速扩大。
1884年，英国工程师帕森斯（1854—1931年）设计出多级汽轮机。它的燃料消耗比蒸汽机省，效率却要高。它与发电机组合为涡轮发电机，作为驱动发电机的理想动力设备，进一步促进了电力工业的发展。
但是，直流低压输电损失很大，直流发电机的弱点也突出起来。19世纪80—90年代，交流电研究的步伐加快。英、德、俄、意、美等国的科技工作者相继发明交流发电机、交流电动机和变压器。1888年，第一个交流电供电系统建成。
电力工业的大发展与各种用电器的不断被研制出来密不可分。1873年，格拉姆发明早期实用电动机，有效地将电力转化为机械力。
1879年，西门子驾驶电动车出现在柏林夏季展览会上。这辆车用第三轨道向机车输送150伏直流电，后面拖着可乘坐18人的三节车厢。它可以被认为是第一辆有轨电车，也可以被看作电气机车的先驱。3年后，西门子又创制了无轨电车。
西门子是一位“集科学家、工程师和商人特点于一身的多才多艺的人物”。“他作为科学家从理论原理上进行分析，奠定进一步发展的基础”，“又作为一位工程师把这种精神产品装配成有骨有肉的能起作用的实物”，“他还作为一个商人，致力于打开销路，把产品送到市场……获取利润，从而使科学研究不致发生障碍”（菲尔特枟西门子传枠）。西门子的这种风格正是近代科技工作者和实业家的风格。他被尊为近代德国科技之父。他的公司在电机技术方面遥遥领先，后来发展为垄断德国电气工业的最大公司之一。
到1880年，用电机带动的各种机床、电车、电梯、起重机、压缩机等均已出现。电动升降机使人们上下高楼更加方便，为高层建筑的大量建造提供了条件，有力地促进了城市化进程。
90年代，许多国家都试图用电气牵引机车，在城郊和一些城市间出现电气铁路线。在新创造中对人类生活影响最大的是电灯的发明。1879年10月21日，爱迪生（1847—1931年）在学习前人的基础上制造碳丝白炽灯（用碳化的棉丝作灯丝，置入真空的玻璃体内）获得巨大成功，点燃了40多小时。后改用碳化竹丝作灯丝，使用时间长达1200小时。电灯的发明具有划时代的意义。曾任美国总统的胡佛（1874—1964年）评价说：“爱迪生驱散了黑暗，使我国在全世界大放异彩，名噪一时，给我们所有的人带来了好处。”
爱迪生是美国大发明家，他被称为“打开电气时代的领袖”、“创办现代研究所的先驱”。1876年，他在纽瓦克附近的门罗公园办起了世界上第一个工业研究所——“爱迪生发明工厂”（美国通用电气公司实验中心的前身），雇佣许多技术人员和工人帮他设计和试制。他一生共有近2000项发明，其中大多是电气方面的。有人说他踢坏了美国专利局的门槛。
爱迪生把科学技术研究与经济效益挂钩，体现了新一代发明家的特点。在宣读赫兹实验报告时，他坦率地承认：“我不是科学家，我是发明家。法拉第是科学家，他不为金钱而工作。他说他没有闲暇干那种事。可是，我为金钱而工作。我对自己所做的任何事情，都以金钱的多寡来衡量。要是钱的数量没有达到某种程度，我就认为干那种事是无益的。”
电的开发和利用，对人类社会的生产、生活和文明的进步带来难以估量的深远影响。独立的电力工业部门形成、壮大，发电机、电动机、电车、电动机车被大量生产并投入使用，产生或发展了相关的产业部门，制造业和交通运输业也相应发生巨大变化。人类进入电气化时代。第二产业和第三产业进一步崛起，第一产业也获益匪浅。
列宁认为：“电力工业是最能代表最新的技术成就和19世纪末、20世纪初的资本主义的一个工业部门。”日本学者汤浅光朝歌颂电能的利用，说它摆脱了充满煤炭气味的资本主义的“旧时期”，导致了垄断资本主义世界的“新时期”。
内燃机技术和石油业
第二次产业革命中对另一新能源的开发，是由依赖于液体燃料的内燃机提出的。内燃机因燃料直接在发动机气缸内燃烧而产生动力，为区别于蒸汽机（锅炉和气缸分开的“外燃机”）而得名。
1794年，英国人斯特利特发明燃气发动机，它成为以空气与燃料方式获取动力的最初设想。1820年，英国人塞西尔发明的燃气发动机初次运转成功，由于当时蒸汽机正处于蓬勃发展中，对该发明起了抑制作用。1838年英国人巴尼特发明压缩式内燃机。但直至第二次产业革命爆发前，内燃机的创制尚处在史前期。
1876年，德国人尼克拉·奥古斯特·奥托（1832—1891年）按照法国科学家德罗夏1862年提出的四冲程循环原理，建成以煤气为燃料的四冲程内燃机。它完全摆脱了对蒸汽机的模仿，获得了更高的机械效率，在内燃机试制方面取得划时代的进步。
七年后，德国工程师戴姆勒（1833—1900年）制成使用轻液体燃料的汽油内燃机，突出的优点是体积小、重量轻、功率大。1897年，德国的鲁道夫·狄塞尔（1858—1913年）研制成功使用重液体燃料的内燃机（柴油机），它省去了点火装置和汽化器，可以用廉价的柴油作燃料。
内燃机使用液体燃料，不需要笨重的锅炉，优于蒸汽机是不言而喻的。它很快就在工业和交通运输业中得到广泛使用。最引人注目的成果，是汽车的出现。
1885—1886年间，戴姆勒和其德国同胞本茨（1844—1929年）各自独立地制成了最早可供实用的汽车，随后两人合办了汽车制造厂。1889年，戴姆勒开始用钢轮代替木轮，造出了钢轮汽车。1895年，罗赫特—施奈德·兰道莱特制造的汽车，破天荒地把马达装在前边，这一革命性的变化一直持续到现在。同年，爱尔兰发明家约·邓禄普在车轮上安装可充气的橡胶管，减少了车轮的颠簸，改善了行车条件。后来，法国米许林兄弟公司发明可拆卸的充气橡胶轮胎。从此，轮胎汽车正式登上历史舞台。
1898年，只有21岁的法国青年路易·雷诺自行设计并制造出汽车。2年后的雷诺汽车是世界上第一辆装有驾驶室的汽车。美国人亨利·福特（1863—1947年）1893年试制出时速达到25英里的汽车。他于1903年创办福特汽车公司，通过技术革新和加强企业管理，实行流水作业法，使生产成本下降到原先的十分之一。从此，汽车开始大量生产。福特公司20年间生产汽车1500万辆，占当时世界产量的一半。福特本人被称为“汽车大王”。
内燃机的研制成功还导致飞机的发明。1903年，美国莱特兄弟在双翼滑翔机上安装了自制的汽油引擎和螺旋桨，制成“飞行者1”号，在北卡罗来纳州试飞。最好的一次留空59秒，飞行距离约260米，开辟了航空新纪元。
1909年7月，法国人路易·布莱里奥（1872—1936年）驾驶自己设计的“布莱里奥11”号单翼飞机，用37分钟成功地横穿了英吉利海峡，行程约40公里，让人们感受到了飞机的实用价值。布莱里奥的这一举动，诚如枟新编剑桥世界近代史枠的作者所说，“也许比莱特兄弟于1903年的创举更有意义”。
除了汽车与飞机外，人们还把内燃机安装在拖拉机、坦克、船舶以及火车机车上。1913年，第一台柴油内燃机车问世。此后，内燃机车就逐步把蒸汽机车从铁路上排挤出去。这样，内燃机技术革命造成内燃机制造、交通工具制造和交通运输业的繁荣，成为第二次产业革命的主旋律之一。
内燃机使用液体燃料，推动了石油开采业和提炼业的发展。德国、俄国、美国的科技人员研制成功在高压、高温作用下分解石油的新技术，掌握了石油精炼方法，使石油在继电之后成为极重要的新能源。世界第一口油井1859年在美国宾夕法尼亚州开钻。1872年俄国开辟巴库油田。此后，石油生产量直线上升。由1870年的80万吨增加到1900年的2000万吨。
材料革命与钢铁时代
随着机器制造业、电力工业和石油工业的发展，产业界对金属的需求与日俱增，促使古老的冶金业产生巨大变革。最重要的成果是炼钢技术的改进。
1856年，英国军事工程师亨利·贝塞麦（1813—1898年）提出转炉炼钢的设想，通过向熔化的生铁中增吹空气，以减少其中的含碳量。贝氏设计的梨型炉，能翻转倒出钢水，是今天转炉的原型。贝氏“吹气精炼”法使钢可便宜地大量制出，但必须用含磷和含硫量少的铁矿石作原料。而这种高级矿砂分布不广，影响了该方法的推广。
1864年，法国钢铁专家马丁父子和德国血统的英国发明家查尔斯·威廉·西门子（1823年—1883，维尔纳·西门子的兄弟）同时宣布研究成功平炉炼钢法。炉温高达1600℃，能熔化废钢使之成为优质钢。这种方法称作“西门子—马丁炼钢法”，它迅速压倒了转炉炼钢法，直至第二次世界大战。
1879年，英国冶金技师托马斯（1850—1885年）鉴于贝氏炼钢法的缺陷，用石灰和镁的结合物白云石为原料制成碱性砖，放在转炉上使用，称为“碱性衬里转炉炼钢法”，使大量含高磷的低级矿砂得以投入生产。
贝塞麦法、西门子—马丁法、托马斯法这三大炼钢技术的发明，再加旧有的高炉炼铁技术，构成近代钢铁技术体系。“钢铁时代”诞生了。钢与铁的产量大幅度增加。1870年，世界钢产量只有54万吨，到1895年，产量就达1460万吨，价格也一路下跌。钢的种类增多。人们不仅能生产优质钢，而且能生产高碳钢、锰钨钢、钨铬钢等各种特种钢料。
钢在船舶制造、大炮铸造等用材方面取代了作为传统材料的木和铁。1874年，美国修建钢结构的密西西比河拱桥，从此开始了“钢桥世纪”。
19世纪最后几十年间，铁轨完全改成了钢轨，以致“铁路”的称呼从此名不符实。铁路长度迅速增加，从1870年的20畅9万公里，发展到1913年的110万公里。地下铁路也开始大量修建。1860年，世界上最早的地铁分别在伦敦的帕丁顿和欧洲大陆的布达佩斯修建。1898年开始修建的巴黎地铁，采用新的施工方法，大大加快了进度。
为迎接1889年在法国举办的国际博览会，巴黎建造了一座以设计和工程负责人古斯塔·埃菲尔（1832—1923年）命名的铁塔，共用了7000吨优质钢铁。铁塔本身高300米，加上天线总高度达320米，成为当时世界上最高的建筑物。它预示着采用金属结构可大大增加建筑高度。
有色冶金技术在这次产业革命中也有大的动作。70年代末开始了电解炼铜法。80年代采用电解炼铝法，轻金属铝被大量生产出来。
在上述材料大发展的同时，法国人发明了钢筋混凝土，它既抗压又抗拉。不久，德国的一些工程师提出了它的构件设计公式。这是建筑业的技术革命，也是材料革命。1890年，瑞士用这种材料建成跨度达40米的拱桥。随后，法、美等国出现了钢筋混凝土结构的仓库、厂房和住房。
化工时代
新兴产业部门——化学工业的建立也是这次革命的重大成就。
整个19世纪，化工生产的基本原料三酸（硫酸、硝酸、盐酸）和两碱（纯碱、烧碱）在产量和生产方法上都有很大进步。60年代前，制烧碱劳动强度大，设备腐蚀严重。自从比利时人苏尔维发明用氨和食盐制苏打的氨碱法以后，成本不断降低。
早在1828年，德国化学家维勒用无机化合物人工合成有机化合物尿素，这就在无机物和有机物之间架起了桥梁。从此，有机化学兴起。
1856年，英国皇家理科学院学生柏琴在做制造治疗疟疾特效药奎宁的实验时，偶然得到一种黑色液体，无意中一块布掉了进去，等他急忙拣出来时，布已被染成很漂亮的紫红色。就这样，第一种人工合成染料苯胺紫被发现了。
在柏琴的启示下，人们先分析天然染料的结构，然后用煤焦油作原料人工合成染料。德国巴登苯胺纯碱公司花了17年时间，研制成功人造靛蓝的工业化生产方法。在人造靛蓝出现前，靛蓝主要是用印度的茜草作原料。人造靛蓝的研究成功使印度人对染料业所拥有的垄断地位被取代。作为染料化学的副产品，人类还取得了合成药品的成功。此外，人们还从煤焦油中提炼氨、苯、香料、糖精等。1875年，柏琴发现合成香豆素的方法，香料工业从此兴起。
我国古代四大发明之一的黑火药，为无机混合物，爆炸力较低。随着有机化学的发展，近代炸药发明了。
早在1846年，意大利人索布雷罗把有机物无水甘油跟浓硝酸和浓硫酸混合，得到硝化甘油。这种无色油状液体，一有轻微震动，就会发生猛烈爆炸。瑞典人艾尔弗雷德·伯恩哈特·诺贝尔（1833—1896年）经长期钻研，终于用硅藻土吸收烈性炸药硝化甘油，在1867年研制成功“安全炸药”，其爆炸力与原先的硝化甘油相等，但在装卸、运输、使用中很安全。需爆炸时只要点燃雷管引爆就行了。后来，诺贝尔还合成了比较稳定的“炸胶”，广泛用在开矿等方面。
1880年，德国化学家赫普用硝酸和硫酸处理从煤焦油中提取出来的甲苯，得到三硝基甲苯，1891年起当炸药使用，这就是T N T（梯恩梯）炸药，成为有机化学最有实用价值的产品之一。
19世纪后半期在化学工业方面出现的重大发明还有：美国人黑特把樟脑混杂在碳化纤维中制成赛璐珞。很快，德国、英国、法国都出现了赛璐珞工业。安全火柴也开始制造。法国人圣·夏尔东发明了人造纤维，不久，人们就用黏胶丝生产人造丝。
化学领域的众多发明和化学工业的迅速发展，使人们有理由把这时代称作“化工时代”。
电信业的发达
电信事业在 19 世纪上半期打下了基础。1837 年，美国艺术家塞缪尔·芬利·布里斯·摩尔斯（1791—1872年）制成实用有线电报机（电磁式有线电报机）。他还用点和线代表字母、数字和标点符号，发明摩尔斯电码。在国会提供资金的支持下，1844年，他在华盛顿和巴尔的摩之间架设了第一条有线电报线路，全长64公里。电报通信方式在许多国家迅即发展起来。次年，英国就成立了电报公司。
摩尔斯电报业的推广与铁路运输业的发展分不开。当时，很多国家的邮电与铁路运输业共同发展，使商业活动得到繁荣。19世纪50年代初，英法相连的海底电缆在多佛尔和加来间铺设。不久，地中海海底电缆联络网完成。1866年，横贯大西洋的海底电缆也铺设完成，欧洲市场与美国市场紧密连接起来。
电信事业的革命性发展在第二次产业革命期间。曾当过聋哑学校教师、后来受聘为波士顿大学声音生理学教授的美籍苏格兰人亚历山大·贝尔（1847—1922年），于1876年制成世界上最早的电磁式有线电话机，传话距离达3.2公里。后来，经贝尔、爱迪生和其他一些人不断改进，电话成为迅速传递信息的便捷工具。电话机发明后不到两年，电话局就成立了。开始只有21家使用，但到1910年，世界上已有1000万电话用户。最远通话距离1500公里。电信业本身属服务业，但其发展有赖于电信产品的大量生产，因此电信产业迅速崛起。
无线电技术的发展更使电信业如虎添翼。英国物理学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦（1831—1879年）提出的电磁理论论证了电磁波的存在，并预言在自由空间，电磁波的传播速度等于光速，这就揭示了利用电磁波通信的光辉前途。
德国科学家亨利希·鲁道夫·赫兹（1857—1894年）通过对光波的频率和波长的实验，证实了麦克斯韦的设想，这为近代无线电通信、广播和无线电波的其他运用奠定了基础。
1894年，年仅20岁的意大利人古列尔莫·马可尼（1874—1937年）从赫兹去世的讣告中了解到电磁波的性质，产生了利用电磁波进行无线电通信的想法。1895年，他用感应线圈和天线实现了1 。5英里火花发电式摩尔斯电报实验。同年5月7日，俄国物理学家波波夫（1859—1905年）也成功地表演了用电磁波传递莫尔斯电码的操作。后来，苏联（俄罗斯）把这一天定为“无线电日”。
1899年，马可尼完成了跨越英吉利海峡相距31英里的通信试验。他成立了无线电报有限公司，大量生产发射电磁波的感应线圈和用以接受的金属检波器。又一个新兴产业在这次产业革命中诞生了。
1901年，马可尼在英国建立了一座高高矗立的发射塔，向空中发射的电磁波信号在大西洋彼岸被收到。无线电报开始逐渐取代有线电报。
20世纪初，麦克斯韦的学生亚历山大·弗莱明（1881—1955年）发明二极管，它具有检波整流作用。接着，美国的德·福雷斯特（1873—1961年）在1906年又发明了具有检波和放大作用的三极管。电子管的发明为电子通信的发展提供了优越条件。1906年，美国马萨诸塞州的一家电信公司进行了首次成功的无线电广播。无线电技术蓬勃发展。
电报和电话的发明，成为扩展人类感官功能的革命。它们与一系列新交通工具一起，把相距遥远的人们紧密联系起来。信息时代的到来已经迈出了坚实的一步。
电影业的兴起
1877年，爱迪生发明记录和再现声音的仪器。以此为起点，留声机、录音机、麦克风、电唱机等不断被创制出来。人们的文化生活赖以丰富，现代政治活动也获得强有力的宣传媒介手段。媒体对舆论的影响作用凸现出来。
1891年，爱迪生制成能连续摄影的活动摄影机，迈出了发明电影的关键一步。摄影胶卷宽35毫米，两旁打有孔，这跟现在的电影胶卷没有什么不同。两年后，爱迪生又发明能把这些连贯的照片快速移动的放映机，制成“电影视镜”（中国人称作“西洋镜”）。它与真正的电影还有所距离。它外观是一个大柜子，上面装有一透视镜（有放大作用），观者用眼睛对着洞孔，通过圆盘上的缺口看到被马达带动而连续出现的影片。
1895年，法国的卢米埃尔兄弟（奥古斯特·卢米埃尔，1862—1954年；路易·卢米埃尔，1864—1948年）研究开发成功真正的电影。12月28日，他们在巴黎一家大咖啡馆将自己拍摄的影片放映在银幕上，让许多观众同时观赏。这一天后来就被确定为电影正式诞生的日子。但在很长时间里放映的是无声电影。如有必要，只能请人来到放映场所临时“配音”。后来，爱迪生抱着“让穷人花一角钱，能看到过去只有富人才能看得起的歌舞戏剧”的强烈愿望，把电影放映机和留声机配合起来，设法使形象和声音相互协调，发明了有声电影。
电影业开始形成，随即出现了一支专职的编剧、导演、演员、舞台布景、摄影技术人员和电影放映工作者队伍。一座座电影院和电影拍摄基地被建造起来。整个20世纪，电影业经久不衰。