美国最早研究采棉机。1850年S.S.兰巴托（S.S.Rembert）和J.普利斯考特（J.Prescott）获得第一个采棉机专利。1871年J.休斯（J.Hughes）第一个获得摘铃机专利。以后机械式、手持气吸式、静电式采棉机和摘铃机相继出现，其中A.坎贝尔（August Campbell）于1895年发明了摘锭采棉机并获得专利。1924年由万国收获机公司研制成第一台滚筒式水平摘锭采棉机，后成为美国普遍使用的类型。1943年研制出采用光面摘锭的链带式水平摘锭采棉机和拖拉机悬挂的双行摘铃机。1948年和1952年分别发明了尼龙丝刷条摘铃辊和橄胶叶片摘铃辊，后来发展成大量用于一次采棉的尼龙丝刷条和橡胶叶片组合的斜摘辊摘铃机。1951年发明皮棉清理机后，机采皮棉的效率与手采的基本接近，采棉机才得到更快推广，至1973年美国棉花收获实现了机械化。

苏联1924年出现第一台气吸式采棉机样机。1939年第一次研制成滚筒式垂直摘锭采棉机，1948年开始成批生产。20世纪50年代以后开始生产钢制棱形斜摘辊四行悬挂式摘铃机和半悬挂的带有剥铃清棉机构的摘铃机。70年代研制出收种用籽棉的双行分层采棉机及采收长绒棉的双行采棉机，到80年代初主要棉区的采棉机械化程度达到65%。

采棉机按工作原理可分为机械式和气流式两大类。机械式采棉机利用机械采摘部件，用钩拉、卷绕、打击、梳摘等方式作业，又可分为摘锭式和摘辊式。摘锭式由摘锭、脱棉器、气流输送器和棉箱等组成，只采吐絮籽棉；摘辊式的采摘部件为摘铃辊，可将吐絮棉和棉铃同时摘净。气流式采棉机利用高速气流采摘吐絮棉，由风机、吸棉、净棉等装置组成。