足尾銅山には、新しい学問や技術の成果が次々と導入された。
まず採鉱では、問題は鉱床の深部を採掘するための堀鑿・通風・排水・運搬にあった。明治１８年に鑿岩機と爆薬が導入された。また、同年には通風・排水・運搬の幹線となる大通洞の開鑿が着工された。延長2882メートルにおよぶ通洞は１１年後の明治２９年に完成する。
明治１７年には松木川をまたいで、赤倉と向原の間に木橋・直利橋（古河橋）が架けられた。橋は明治２０年の松木の大火で焼け落ちたが、ドイツ製の鉄橋を高田商会に発注し、日本で一番古い道路用の軌道・歩道共用鉄橋として明治２３年に復活した。この鉄橋架設工事に加えて、日光側の細尾と足尾・地蔵坂間の運搬手段としての鉄架空索道（空中ケーブル）、間藤水力発電所、水套式溶鉱炉がこの時期に完成する。これらの工事は「足尾銅山の四大工事」と呼ばれている。
【9】この直利橋は明治１７年に架けられた。２０年の大火で消失し、２３年に同じ場所に「足尾4大工事」のひとつとされるドイツ製の鉄橋･古河橋が完成した。（明治１７～２０年撮影）
【10】明治１７年、現在地に直利橋製錬所が建設された。３０年に小滝製錬所が廃止されると、合体して「本山製錬所」と呼ばれるようになった。画面左手下に、まだ木造の直利橋が写っている。（明治１７～２０年撮影）
採掘された鉱石から品位の高い精鉱を選んで製錬原料とする工程を選鉱という。ここでも新技術が導入された。当初は選鉱婦が手で選別する手選という方法をとっていたが、足尾銅山ではいち早く、鉱石の比重の差などの物性を利用する機械選鉱を採用したのである。その動力に電力を使用したのは日本では足尾が初めてといわれ、明治１６年ごろから機械化が実施されている。
製錬では、明治２６年に米国から最新のベッセマ-転炉技術が導入された。これにより、熔鉱炉と組み合わせて、操業時間の短縮と燃料や還元剤の低減に成功する。導入に際しては別子銅山から招かれた塩野門之助が米国に出張し、現地で確認実習している。世界でも二番目という足尾の転炉製錬は、それまで３０日を要した工程がわずか２日間に縮まるという画期的なものだった。
そのほかでは、明治２２年に東京・本所熔洞所で開始された日本初の電気分銅、明治２５年に足尾事業所に敷設された電話、鉄架空索道以外の運搬手段としてのトロッコやフランス製の簡易鉄道のドコビール・電車の敷設、燃料面では薪・木炭からコークスへの転換など、新技術の導入例は枚挙にいとがまない。
この結果、足尾銅山の産銅量は安定し、６０００トン台以上の生産が明治末年まで続いた。おりしも、世界の銅市場は拡大を続けていた。電気・電信電話事業の発展や、造艦・弾薬用の軍需のためである。古河を筆頭とする日本の銅産業も発展をとげ、その生産の８割前後を輸出に向け、生糸・錦糸につぎ、石炭と並んで外貨の獲得に大きく貢献したのである。しかし一方で、足尾銅山においでは生産量の激増が渡良瀬川沿岸の鉱毒被害をもたらし、次章で述べる明治３０年の鉱毒予防大工事へとつながっていくことになる。
