สหรัฐเป็นผู้นำด้านนวัตกรรมเทคโนโลยีมาตั้งแต่ปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และการวิจัยวิทยาศาสตร์ตั้งแต่กลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 สหรัฐพัฒนาวิธีการผลิตชิ้นส่วนสับเปลี่ยนได้โดยคลังอาวุธกลาง กระทรวงสงครามสหรัฐ ระหว่างครึ่งแรกของคริสต์ศตวรรษที่ 19 เทคโนโลยีดังกล่าว ร่วมกับการสถาปนาอุตสาหกรรมเครื่องมือกล ทำให้สหรัฐผลิตเครื่องจักรเย็บผ้า จักรยานและสินค้าอื่นขนาดใหญ่ได้ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และกลายมาเป็นระบบการผลิตแบบอเมริกา มีการติดตั้งไฟฟ้าในโรงงานในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 และการริเริ่มสายการผลิตและเทคนิคประหยัดแรงงานแบบอื่นก่อให้เกิดระบบที่เรียก การผลิตขนานใหญ่ (mass production)[509]

ในปี ค.ศ. 1876 อเล็กซานเดอร์ เกรแฮม เบลล์ได้รับสิทธิบัตรสหรัฐครั้งแรกสำหรับโทรศัพท์ ห้องปฏิบัติการของทอมัส เอดิสันได้พัฒนาหีบเสียง หลอดไฟที่ใช้ได้นานหลอดแรกและกล้องภาพยนตร์ที่ทำงานได้ตัวแรก[510] ซึ่งการพัฒนากล้องดังกล่าวทำให้เกิดอุตสาหกรรมบันเทิงทั่วโลก ในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 บริษัทรถยนต์ของแรนซัม อี. โอลส์และเฮนรี ฟอร์ดทำให้สายการผลิตเป็นที่นิยม ในปี 1903 พี่น้องตระกูลไรต์ขับเครื่องบินครั้งแรกโดยใช้เครื่องบินพลังงานที่หนักกว่าอากาศแบบคงทนและควบคุมได้[511]

ความรุ่งเรืองของฟาสซิสต์และนาซีในคริสต์ทศวรรษ 1930 ทำให้นักวิทยาศาสตร์ยุโรปจำนวนมาก รวมทั้ง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์, เอนรีโก แฟร์มี และจอห์น ฟอน นอยมันน์เข้าเมืองสหรัฐ[512] ระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง โครงการแมนฮัตตันพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ นำไปสู่ยุคอะตอม ขณะที่การแข่งขันด้านอวกาศสร้างความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้านจรวด, วัสดุศาสตร์ และวิชาการบิน[513][514]

การประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ในคริสต์ทศวรรษ 1950 ส่วนประกอบสำคัญในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทั้งหมด นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีจำนวนมากและการขยายอุตสาหกรรมเทคโนโลยีของสหรัฐอย่างสำคัญ[515][516][517] จากนั้นนำไปสู่การก่อตั้งบริษัทและภูมิภาคเทคโนโลยีใหม่จำนวนมากรอบประเทศ อย่างเช่น ในซิลิคอนแวลลีย์ในรัฐแคลิฟอร์เนีย การก้าวหน้าของบริษัทไมโครโปรเซสเซอร์อเมริกาอย่างแอดแวนซ์ไมโครดีไวซ์ (AMD) และอินเทลร่วมกับทั้งก่อตั้งบริษัทซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ซึ่งรวมอะโดบีซิสเต็มส์ บริษัทแอปเปิล ไอบีเอ็ม ไมโครซอฟท์และซันไมโครซิสเต็มส์และทำให้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเป็นที่นิยม มีการพัฒนาอาร์ปาเน็ต (ARPANET) ในคริสต์ทศวรรษ 1960 เพื่อให้บรรลุข้อกำหนดของกระทรวงกลาโหม และกลายเป็นชุดเครือข่ายชุดแรกซึ่งพัฒนาเป็นอินเทอร์เน็ต[518]

ความก้าวหน้าดังนี้นำไปสู่การทำให้มีลักษณะบุคคลซึ่งเทคโนโลยีสำหรับการใช้ของปัจเจก[519] ในปี ค.ศ. 2013 ครัวเรือนอเมริกัน 83.8% เป็นเจ้าของคอมพิวเตอร์อย่างน้อยหนึ่งเครื่อง และ 73.3% มีบริการอินเทอร์เน็ตความเร็วสูง[520] ชาวอเมริกัน 91% ยังมีโทรศัพท์เคลื่อนที่ในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2013[521]

ในคริสต์ศตวรรษที่ 21 ทุนวิจัยและพัฒนาประมาณสองในสามมาจากภาคเอกชน[522] สหรัฐเป็นผู้นำของโลกในด้านงานวิจัยวิทยาศาสตร์และอิมแพกแฟกเตอร์ (impact factor)[523]