У важкій промисловості технічний прогрес поширився пізніше, ніж у харчовій та легкій. Перехід від мануфактури до фабрики в металургії був пов'язаний з подоланням надзвичайно великих труднощів, насамперед технічного характеру. Він став можливим лише на основі принципово нових технологічних процесів і відповідних механізмів.

Деревовугільна металургійна промисловість України, що існувала в поліських районах Правобережжя і на Чернігівщині, залишалась осторонь технічного прогресу і в кінцевому підсумку припинила своє існування.

Поміщицькі металургійні підприємства мануфактурного типу (Волинська губернія), які виникли ще в дореформений період, проіснували на два десятиріччя довше, ніж рудні.

Прогрес тут зводився лише до того, що з кріпосної (поміщицької) мануфактури вони практично перетворилися на мануфактуру капіталістичну. Проте через ряд обставин і ця мануфактура на фабрику не перетворилася.

Невдалими виявилися спроби царського уряду організувати на базі південних казенних заводів-мануфактур зразкове металургійне виробництво фабрично-заводського типу. Через це уряд Російської імперії наприкінці 60-х — на початку 70-х років остаточно відмовився від казенного будівництва в металургійній промисловості. Заохочувався розвиток у ній приватного підприємництва (у формі надання довгострокових кредитів, виплати премій за готову продукцію, безплатного надання земель під заводи, шахти тощо). Найближчим результатом такого сприяння стало те, що незабаром на півдні України виникли перші металургійні підприємства типу фабрики: Новоросійський (Юзівський) завод Новоросійського товариства кам'яновугільного, залізного і рейкового виробництва (1871 p., Катеринославська губернія) і Сулінський завод

Технологічний процес на обох підприємствах засновувався на використанні мінерального палива. Однак між ними існувала й істотна відмінність: Юзівський завод налагодив виплавку місцевих руд на донецькому коксі, а на Сулінському заводі було зроблено спробу організувати доменний процес на місцевих рудах і донецькому антрациті, яка спочатку виявилася невдалою. Остаточно на ньому налагодили постійне виробництво чавуну лише у 1883 p. Потужність цього підприємства набагато поступалася Юзівському, на'якому в 1876 p. вступила в дію друга доменна піч.

Виробництво чавуну в Україні зросло в 1870-1880 pp. у 4 рази, а прокату — в 7,7 раза. Українська металургійна промисловість в ті роки розвивалася швидше, ніж у Росії в цілому.Частка України у виробництві чавуну і прокату монархії Романовйх зросла в 3 рази.

Швидкий розвиток фабрично-заводської промисловості, транспорту, а також хижацьке винищення лісів, що викликало великий попит на мінеральне паливо, стали важливими факторами піднесення вуглевидобутку в Донецькому басейні. Наприкінці 60-х і особливо на початку 70-х років тут спостерігалася справжня підприємницька лихоманка. Швидко переобладнувалися і збільшували видобуток вугілля шахти, виникали нові кам'яновугільні підприємства, акціонерні товариства за участю іноземних капіталів. Протягом 1860—1870 pp. видобуток вугілля у Донбасі зріс у 2,5 раза. Через 10 років у Донбасі налічувалося 197 вугільних шахт, на яких видобувалося 86,3 млн пудів вугілля, що становило 43,1 % усього видобутку вугілля Російської імперії. Як і в інших галузях, розвиток вуглевидобутку супроводжувався посиленням концентрації виробництва. Зменшувалася кількість невеликих шахт, натомість зростали число великих і частка їх у вуглевидобутку. Разом з тим потреби промисловості й транспорту у вугіллі задовольнялися недостатньо.

Рівень енергооснащеності шахт залишався низьким. Основні виробничі процеси -1видобуток і транспортування в лаві вугілля — здійснювалися вручну.

Незважаючи на те що у пореформені десятиріччя найважливіші галузі важкої індустрії розвивалися прискореними темпами, машинобудування, яке було її серцевиною, значно відставало. Порівняно швидко розвивалося сільськогосподарське машинобудування, що було викликано зростаючим попитом на сільськогосподарську техніку. Якщо на початку 60-х років в Україні існувало не більше 20 невеликих машинобудівних заводів, то в 1884 p. діяло 75 заводів (без Таврійської губернії). Серед них були досить великі підприємства фабрично-заводського типу.

Поступово розгорталося морське суднобудування. Воно було представлено Херсонською і Миколаївською верф'ями — великими капіталістичне організованими підприємствами. До кінця 70-х років вони будували дерев'яні парусні кораблі для Чорноморського флоту.

З розвитком машинобудівної промисловості зростала її енергооснащеність. У середині 80-х років в Україні більше ніж 79 % підприємств машинобудування використовували парову енергію. Вони випускали понад 96 % продукції цієї галузі.

Безпосередній вплив на розвиток продуктивних сил України мав транспорт, особливо залізничний. Залізничне будівництво в Україні розгорнулося зразу після селянської реформи. У 1863 p. розпочалося спорудження першої залізничної лінії від Балти до Одеси протяжністю 196 верст. 1 вересня 1866 p. тут розпочався вже регулярний рух. У 1869 p. закінчено лінію Балта — Крюків (через Єлизаветград) з гілкою від станції Роздільна до Тирасполя.

Перша залізниця на Лівобережжі з'явилася в 1868 p. Вона пролягала від Курська на Ворожбу, а далі до Броварів. У 1870 p. цю залізницю було з'єднано з Києвом. У 1869 p. завершено будівництво ще однієї важливої лінії: Курськ — Харків — Таганрог — Ростов-на-Дону. Вона з'єднала Слобідську Україну (через Донбас) з Таганрогом і Ростовом-на-Дону на півдні, а також з Москвою на півночі. Активне залізничне будівництво тривало протягом 70-х років.

У 1871-1880 pp. споруджено 2643 км залізничних колій, а за попереднє десятиріччя — 2191 км. На кінець 70-х років в Україні було створено цілу систему залізниць. Вони з'єднали між собою найбільші міста та промислові райони Донбасу, Придніпров'я, Кривий Ріг, Україну й різні райони Росії. Великими залізничними вузлами стали Харків, Київ, Кременчук, Катеринослав, Одеса.

Здійснюючи програму залізничного будівництва в Україні, царський уряд виходив з своїх великодержавних інтересів. Залізниці мали насамперед з'єднати російські промислові центри з чорноморськими портами. Спрямовані на захід колії були підпорядковані не стільки господарським,