1784年，惠特尼进了美国康乃狄格州的耶鲁大学，三年苦学毕业后，应邀在一位名叫加德林·格林夫人家任家庭教师。
格林夫人的庄园里，种植了许多棉花。当时，一个黑人妇女在十个小时里只能从三磅棉桃中剥出一磅棉花。为此，格林夫人常和其他庄园主们说：“如果有谁能够发明出一个将棉籽从棉桃中快速脱下的机械，那该多好啊！”
惠特尼听到后，便自告奋勇，要求在格林夫人的棉田里研究能提高劳动的机械，夫人答应了。
于是，惠特尼一头扑到了棉田里，观察、研究、分析，并亲自体验剥棉籽的工作。
“怎样去模拟手的剥离动作呢？”惠特尼时常一边比划着剥离的动作，一边思考着机械的结构。
小小的棉籽在黑人妇女的双手中，硬是被左扯右拉地从棉桃里剥了出来。惠特尼心里突然一亮：手指多么像一排铁齿呀！如果用一对滚动的齿轴，在滚动中勾拉，棉籽一定会剥离出来！
根据这一原理，惠特尼制作了一个大木箱：箱子里装上一对可由外部摇把转动的带铁齿的滚轴，还有一个能把棉花从铁齿上清除下来的刷子；在箱子外面的上部有个进料口；箱子外面的最下部有一个出棉籽的地方；箱子外的侧面装有一个摇把。
经过试验和使用，这部粗陋的机械可以提高工效50倍。
惠特尼把这一机械命名为“轧棉机”。