En la pampa del Tamarugal y el desierto de Atacama se encuentran los principales mantos de caliche para la elaboración del salitre o nitrato de soda. Debido a su irregularidad, el primer trabajo que realizaron los exploradores fue el reconocimiento o "cateo" de los mantos para probar su cantidad y calidad. El método consistió, principalmente, en elegir un terreno, medirlo y estallar algunos tiros de dinamita para analizar la calidad del caliche (la roca donde se encuentra el nitrato de soda junto a otros minerales no metálicos). Luego de la identificación de los mejores terrenos se registraba la propiedad y se solicitaba permiso de explotación (Semper y Michels, La industria del salitre en Chile, Santiago: Imprenta, Litografía y Encuadernación Barcelona, 1908, p. 45-46).

El primer sistema de producción de salitre fue el de las llamadas "paradas", que consistió en la preparación de dos fondos o calderas a los que se les aplicaba fuego directo, comúnmente en un fogón improvisado, donde se calentaba el caliche. Luego se separaba el salitre del resto del material y se cristalizaba o secaba al calor del sol. Este sistema al ser manual fue bastante rudimentario (Semper y Michels, ídem, p. 61). Además, este sistema fomentó que las personas vivieran en campamentos itinerantes que cruzaban la pampa buscando caliche, a diferencia de los campamentos salitreros posteriores que generaron un asentamiento humano más estable.

Hacia 1853, el ingeniero y químico industrial Pedro Gamboni introdujo un nuevo procedimiento en la elaboración del salitre que constó en emplear vapor de agua para reemplazar el fuego como calefacción.

En 1875, el ingeniero inglés James Thomas Humberstone experimentó con otras formas de elaboración del salitre. Al año siguiente introdujo el revolucionario "sistema Shanks" en la oficina San Antonio. Este mecanismo fue ideado en Inglaterra para la elaboración de carbonato y bicarbonato de sodio en frío, pero "fue necesario hacerle algunas modificaciones para adaptarlo a la Industria Salitrera que es una elaboración en calor" (Humbrestone, J. T., Ídem, p. 5).

El sistema Shanks consistió en tres etapas generales mecanizadas: la moledura del caliche; la separación del salitre del resto de la piedra a través de la evaporación y condensación del agua y, por último,el secado del salitre al sol en las "canchas" para su posterior ensacado y embarque. Este sistema se diferenció de las paradas porque aprovechó gran parte de los residuos y la mecanización del proceso hizo que fuera mucho más rápido. A pesar estas ventajas, el sistema necesitó una gran cantidad de obreros calificados y especializados en operar las distintas etapas del proceso. Así, el trabajo se diversificó y dividió, especializando a los obreros en distintas actividades extractivas, de transporte y operativas.

La importancia del sistema Shanks -que fue el mayoritariamente utilizado entre 1880 y 1920- radicó en que el proceso de extracción y procesamiento del caliche se volvió estacionario y tecnificó e industrializó el desierto como espacio productivo, creándose así las oficinas salitreras. Estas se componían de un campamento obrero y de administración permanente, con una pulpería para el abastecimiento y otras instalaciones como teatros y cantinas, etcétera. Además, cerca de los campamentos, se instalaron grandes maquinarias que producían energía mediante carbón mineral.

Las oficinas fueron incorporando esta innovación técnica rápidamente, lo que trajo consigo un crecimiento impresionante en la producción salitrera. Así, mientras en 1878 la producción fue de 323.058 toneladas métricas, en 1883 logró alcanzar 589.720. En 1890, a un año de la guerra civil, y cuando los intereses salitreros estaban en su máxima expresión, la producción superó el millón de toneladas métricas. A comienzos del siglo XX, se superaron los dos millones y a fines del ciclo salitrero se llegó a tres millones. El beneficio de este crecimiento llegó a las arcas de las compañías salitreras y a las del fisco chileno en proporciones más o menos similares.

Si bien el sistema Shanks fue eficiente no logró utilizar la totalidad del nitrato existente. Hacia 1921, esta deficiencia fue captada por la firma Guggenheim Bros, quienes propiciaron la creación de un nuevo sistema extractivo y de procesamiento totalmente mecanizado guiándose por los sistemas utilizados en las faenas del cobre. El nuevo sistema mecanizado conocido como "Guggenheim" hizo que la industria fuera más eficiente y productiva, pero a la vez, redujo la cantidad de trabajadores necesarios para la explotación lo que aumentó la cesantía en las zonas salitreras.

.Además, las plantas "Guggenheim" -principalmente las nuevas oficinas "María Elena" y "Pedro de Valdivia" en Antofagasta-cambiaron el uso de carbón mineral por petróleo diesel para alimentar el nuevo tipo de motor, acelerando el proceso de evaporación a través de correas transportadoras que realizaron un trabajo en cadena desde la molienda del caliche hasta su cristalización. Con estas modificaciones tecnologías, en las pampas solo se necesitaron obreros que estallaran los mantos calicheros y cargaran los carros de los ferrocarriles a través de palas mecánicas hacia la maquinaria (Macuer, H., "Procedimiento Guggenheim Brothers co.", Manual práctico de los trabajos en la Pampa Salitrera 1930, Valparaíso: Talls. Gráficos Salesianos, 1930. xxxviii, 319 p.). Aunque con algunas modificaciones, este sistema se mantuvo vigente durante el resto del siglo XX.