他在一个月内就找到了答案。他发明了一种轧棉机，这种机械非常简单，但是以它的简单所带来的迅速而巨大的影响或许是空前绝后的。在惠特尼的轧棉机中，装有一个带有大量短钩的滚筒，旋转时把棉籽上的棉纤维钩下，通过固定的胸架过滤掉棉籽，让它们掉进隔板舱，胸架背面装有鬃毛刷，把短钩上的棉纤维刷掉，利用离心力抛向另一滚筒。对于任何手艺好的木匠，一个人只要用一个小时左右的时间就可以制成这种轧棉机，能够把劳动效率提高整整50倍。仅凭此举，惠特尼就降低了轧棉的成本，使这项原本是棉布成本中最主要的一部分变得无足轻重。棉布成本的下降，就像是从购买熏鳟鱼的价格降到购买炸鱼加炸土豆条的价格。
一旦惠特尼发明出轧棉机后，一般的人就可以轻易地弄清如何使用它。很显然，惠特尼发明的机械很快就被人仿制。由于太容易制造，惠特尼无法实施自己的专利权。这项发明只给惠特尼带来了10万美元的利益，在19世纪初期这虽然也是一笔不小的财富，但是，他若是处在一个完美的世界中，他获得的利益可能要远远超过这些。
具有讽刺意味的是，惠特尼发明的轧棉机对佐治亚州沿海地区生产的、经由萨凡纳港出口的棉花不是十分适合。这种棉花的棉丝过长，容易粘结在一起堵塞机器（实际上，这种棉花到今天还多少被认为是一种奢侈品）。但是，对于内地生产的棉花，由于棉丝较短，这种机械就非常适用。被人们称作山地棉的一种产于美国内地的棉花，只需要200多天的生长期，每个星期浇一点水，最理想的情况就是还有肥沃的土地。当轧棉机被发明后，在皮德蒙特高原的沙地种植棉花可以获得丰厚的利润，同样，在阿拉巴马州中部一带的黑土区，尤其是密西西比河三角洲一带肥沃的淤积土上都极其适合种植这种山地棉。
南北战争后，南方地区用比以前（或其他地方）低很多的价格种植棉花，而且能够获得丰厚利润。随着英国和新英格兰地区对棉花的需求日益增多，南方地区自然成了棉花王的帝国。在1784年棉花腐烂于利物浦码头时只有一包，然而到1860年从美国进口的棉花已多达400万包。
棉花的价格虽然下降到很低，达到大批量生产的地步，但是种植棉花仍然是劳动密集型生产，而不是土地密集型。1850年，产棉六州的棉花种植面积只占这些地区6%的耕地，但是每英亩所需要的劳动力比种植其他农作物要多70%。其中的一个原因是由于棉花很容易受杂草的侵扰，需要定期锄草。修剪棉枝是一项非常费力的苦活，但是当时南方可以找到很便宜的劳动力—奴隶，尽管他们也很不情愿干这种苦活。
一直以来（从18世纪50年代的本杰明·富兰克林开始），很多人都指出，奴隶制在18世纪是一种不经济的制度。但是，奴隶能够给奴隶主带来适度的利益。当时人们认为拥有奴隶从道义说是一种耻辱，随着这种氛围的迅速高涨，像奴隶制已经在北方被废除一样，奴隶制很可能在南方会迅速消亡。当时纽约是北方惟一拥有大量奴隶人口的殖民地。但是，棉花的大量种植使得拥有奴隶十分有利可图，因为熟练劳工的工钱在1800年到内战之间上涨了20倍。
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