棉花加工工具和技術的落後是加速推廣植棉紡織的嚴重障礙。不排除這一障礙，要實現棉花種植的大麵積推廣是不可能的。美國植棉業的大發展是在伊裏·惠特奈發明新式軋棉機以後。在中國，實現棉花加工技術革新，使棉花栽培迅速推廣到全國的，是一個叫黃道婆的鬆江老婆婆。
黃道婆是鬆江府烏泥涇(上海舊城西南九裏)人，年輕時流落到崖州(海南島南端崖縣)，在那裏生活了30多年，從當地黎族同胞那裏學會運用治棉工具的技能和織造崖州被麵的方法。成宗元貞年間(1295-1297年)回到故鄉後，向鄉親和婦女傳授海南黎嗾同胞先進的治棉和紡織技術，教他們製造整套棉紡織工具。據陶宗儀的《南村輟耕錄》記載，是“扞、彈、紡、織之具”。隻是對它的形製和使用方法，書中沒有作具體說明。但從十幾年後王禎的《農書》中可以得知，“扞”即軋花攪車，“彈”即彈棉弓，“紡”即紡車，“織”即織機。
攪車就是踏車或軋車，是去棉籽的工具。它的基本原理是，用曲柄帶動回轉方向相反的兩根軸，互相擠壓、摩擦，將棉籽擠出。操作時，二人搖柄，一人喂棉，則籽落於內，棉出於外。據說比用鐵杖擀棉，“工利數倍”。即使棉花多，也“不致積滯”。後來有人在黃道婆所造攪車的基礎上，改進並製造出一人操作的腳踏車。據《天工開物》介紹，腳踏車每天可軋籽棉10斤，出淨棉三四斤。這在當時條件下來說，效率已經相當可觀了。
彈弓，黃道婆所作的改進，是將弓的長度由原來的一尺四五寸加長到四尺左右，弦也由線弦改為繩弦。弓身則仍用竹子，但兩頭形狀不一樣，“上一截頗長而彎，下一截稍短而勁”。這就加強了上一截的彈性。這種加長繩弓比原來的線弓強有力多了。缺點是仍用手撥，而設有彈椎。彈椎直到元末才出現。後來又出現了木製彈弓，繩弦打蠟，彈棉效率進一步提高。15世紀時，這種彈弓傳入日本，當地稱之為“唐弓”。
紡車，當時烏泥涇一帶有單錠手搖棉紡車和三錠腳踏麻紡車。棉紡車的效率太低。能不能用麻紡車來紡棉呢？黃道婆和一些木工開始試驗。但是，紡車的大竹輪還沒轉一圈，棉紗就斷了。好不容易接上，紗又斷了。原來麻紡車的作用是加拈和並合，沒有牽伸的問題。大竹輪的直徑比較大，大竹輪轉一圈，被它帶動的錠子要轉八九十圈，二者轉速比率很高，用來紡棉紗時，牽伸來不及，棉紗容易崩斷。針對這一問題，黃道婆和木工們將竹輪直徑縮小，腳踏木輥的支點和竹輪的偏心距離也作了相應的調整。結果改製成功了。用這種三錠腳踏紡車紡花，既省力，又大大提高了功效，很快在鬆江一帶推廣開來。王禎《農書》繪有三錠腳踏木棉紡車圖。紡車用於棉花紡紗，如果要織線布，可另置一車在左，再將兩縷棉紗合紡，即成棉線。
織機是織麻布使用的投梭布機，其主要構件有杠(經線軸)、杼、卷布軸等，較為簡單。當時不僅有平紋織機，還有提花織機。
元代王禎《農書》、明代徐光啟《農政全書》和宋應星《天工開物》等都繪有織機圖，並附有說明。王禎《農書》和《農政全書》所繪織布機都是斜織機，兩者的形製、結構大同小異。《天工開物》畫有腰機。這些斜織機和腰機，既用於織麻、苧，也用於織棉布。宋應星認為，用腰機織葛、苧、棉布，比其他織機更好，“布帛更整齊、堅澤”，可惜當時“傳之猶未廣”。由此看來，當時普遍使用的還是斜織機。
這些治棉和紡織工具，雖然不都是黃道婆傳入的，但同她有很大的關係。有的是由她傳入而改製的，有的是傳入別的地方後改製的。黃道婆的主要貢獻是使當地原來不完備的工具完備了，從去籽、彈花、紡紗到織布，立下了一套係統化的程序，使人們有所遵循。
此外，黃道婆還把崖州被麵的獨特織法傳入鬆江。她教當地婦女如何錯紗，如何配色，如何綜線，如何潔花，各有一定的法則。因此，織成的被、褥、帶、蛻等產品，上麵的各種圖案，如“折枝、團鳳、棋局、字樣，檠然若寫”。以後，別人又根據她的方法，進一步改進，織造各色各樣的布，加繡各色各樣的紋理，更加絢麗多彩。一時間，“烏泥涇被”不脛而走，廣傳大江南北。明代成化年間(1465-1487年)，這種布流傳到北京宮中，被統治者看上了，於是烏泥涇人又開始織造皇家禦用衣袍。他們使用大紅、真紫、赭黃等顏色，上繡龍鳳、鬥牛、麒麟等圖案，富麗華貴，有的一匹布竟要100兩銀子。
烏泥涇在元初還是個“民食不給”的貧瘠地區，由於黃道婆對紡織的提倡，很快使烏泥涇和鬆江一帶家戶殷實。到了明代，鬆江地區發展為全國棉紡織中心，並成為明清兩朝封建政權的賦稅之區。徐光啟《農政全書》說，南宋紹興年間(1131-1162年)，鬆江府每年稅糧18萬石，到明末，每年稅糧正額增至97萬石，外加與正額大致相等的耗羨、起解鋪墊和諸色役費。這樣，明末稅額等於宋代的10倍。如此沉重的賦稅負擔，全賴棉紡織業支撐。不僅如此，黃道婆的革新還為整個長江下遊地區棉紡織業的發展打下了良好的基礎。鬆江人民為了感激黃道婆在發展棉紡織業上的卓越貢獻，特地為她立祠祭祀。在她的故鄉烏泥涇，至今傳頌著這樣一首民謠：“黃婆婆，黃婆婆！教我紗，教我布，二隻筒子二匹布。”