1937年由丹麦人贝特尔森发明并提出专利。1965年捷克人捷克伊文达（Investa）研制出第一台型号为KS200的60头样机，1967年制造出世界上第一台可以投入工业化生产的转杯纺纱机BD2000型，在1969年瑞士巴塞尔国际纺织机械协会（International Textile Machinery Association; ITMA）展上向市场推出，它的产能远远高出环锭纺。20世纪70年代以来，转杯纺纱的工艺技术和机械设备发展迅速，应用越来越广。世界有许多制造厂生产多种机型，约有300多万头转杯纺纱设备，应用遍及五大洲几十个国家。适纺原料从棉和棉型化学纤维发展到毛和毛型化学纤维，既有纯纺也有混纺。纺纱号数范围可达190～13号（3～45英支），转杯速度已从3万转/分提高到5～6万转/分，甚至高达7万转/分以上。转杯纺纱机上已普遍采用有排杂装置的纺纱器，半自动和全自动的清洁、接头和落纱装置，以及其他一些辅助装置。转杯纺纱前后工序的工艺和设备配套也在不断完备。

转杯纺纱机机构简单，属于自由端纺纱方法，转杯纺纱与其他自由端纺纱方法的主要区别是凝聚加捻机构和作用不同。单纤维进入转杯后，先被送到转杯内壁的斜面上。由于转杯内壁表面速度较高，纤维沿着内壁的周向平行排列，在离心力的作用下，滑向内壁最大直径处的凝聚槽内，在此叠合成环形的须条，这就是纤维的凝聚过程。在凝聚过程中，纤维按周向循环排列，故有并合效应。转杯纺纱的结构特点是空隙大，纤维伸直度较差，内外层纤维转移较少和捻度不一，因此纱的强力低、伸长较大。但织物手感丰满厚实，保暖性好，耐磨，吸浆和吸湿性好，吸色率高。转杯纺纱适用于许多产品，如灯芯绒、劳动布、卡其布、色织绒、印花绒、绒毯、线毯、浴巾和装饰用布等。

转杯纺纱机主要由给棉机构、分梳辊、转杯、引纱管和阻捻器等组成。

按转杯内负压产生的方式，可分为自排风式和抽气式两大类。自排风式纺纱器在转杯底侧部开有若干排风孔，当转杯高速回转时产生类似离心泵的作用而使转杯内具有负压。自排风转杯内的气流主要是从纤维输送管补入，经凝棉槽后向底侧部的小孔排出，所以纤维输送管可以适当短些。纤维从输送管出来后在未到达转杯的凝聚槽之前，可能直接冲向已被加捻引出的纱条，形成松散的外包纤维，以致影响成纱强力和外观。为了防止这种情况，必须采用隔离盘。

抽气式纺纱器转杯内的气流从纤维输送管补入后从杯口被吸出，所以纤维输送管必须伸入杯内比较接近壁面，因此输送管就比较长。由于两种纺纱器转杯内气流流向不同，纺纱情况也有所不同。自排风转杯凝聚槽内易积粉尘，抽气式转杯内粉尘易被气流吸走，所以凝聚槽比较清洁。纺纱断头后，自排风转杯内有剩余纤维，需清除后才可接头。抽气式转杯内断头后的剩余纤维可随气流从杯口吸走，因此能直接接头。为了加强杯内回转纱条向凝聚槽传递拈度的能力，以增加凝聚槽内剥离点处纱条的强度，降低断头率和减少成纱拈度。两种纺纱器的转杯中都须应用阻捻器。