1698年，英国工程师托马斯.塞维利，发明了第一台实际应用于矿井抽水的蒸汽机，第一次真正把蒸汽变成工业动力。但是这种机器有许多缺陷，热损失极大，效率很低。由于靠大气压力汲水，使其工作受到限制。（此时的蒸汽机只有汽缸没有活塞，所以也叫它Savery蒸汽泵）

早在Savery蒸汽泵诞生前，1690年，法国物理学家丹尼斯巴本发表了关于汽缸—活塞装置的想法。但巴本毕竟是物理学家，动手能力也比较差，未能把这个聪明的设想完善到可以实际应用。（受蒸汽顶起壶盖的启发，发明了蒸汽机的人应该是丹尼斯巴本）

　　1705年，英国锻工托马斯.纽科门在另一位工人考利的帮助下，发明了一种实用的大气活塞式蒸汽机。他将从矿井里抽水的工作机和为它提供动力的蒸汽装置完全分开，并靠摇秆的不平衡在重力作用使蒸汽装置的活塞运动回程。这样极大地减少热量损失，降低了运行成本。（纽科门蒸汽机又称大气压蒸汽机，科学原理是水蒸汽凝结体积减小、气缸变为真空，技术原理是大气压力大于真空，推动活塞做功进行往复运动）

　　 1763年，格拉斯哥大学请詹姆斯•瓦特修理一台纽科门蒸汽机。瓦特通过大量实验以及根据格拉斯哥大学教授布莱克提出的潜热、比热理论进行分析，深入研究了旧式蒸汽机，找出旧式机器效率低的原因：主要缺陷在于每一冲程都要用冷水将汽缸冷却一次，从而消耗大量热量，使绝大部分蒸汽不能有效利用。针对缺陷，瓦特提出两项改进措施：一、为了使汽缸始终保持蒸汽所必须具有的温度，必须在汽缸外加上绝热外套或用其他方法对汽缸加热；二、作功后的蒸汽尽可能快地冷却，液化成水并要使这一过程在汽缸外进行。

1769年，瓦特制出第一台分离冷凝器蒸汽机样机。同年，瓦特因这种带有分离冷凝器的蒸汽机而获得他的第一项蒸汽机专利。（瓦特此时改进的蒸汽机，并未超出纽科门蒸汽机的工作原理,只是改进了气液分离，提高了蒸汽机的效率）。

此后，瓦特不断研究发现，热效率低已不是他的蒸汽机的主要弊病，而活塞只能作往返的直线运动才是根本局限。

1781年，瓦特研制出一套齿轮联动装置，终于把活塞的往返的直线运动转变为齿轮的旋转运动。为了使轮轴的旋轴增加惯性，从而使圆周运动更加均匀，瓦特还在轮轴上加装了一个飞轮。由于对传统机构的这一重大革新，瓦特的蒸汽机才真正成为能带动一切工作机的动力机。1781年底，瓦特因带有齿轮和拉杆的机械联动装置获得第二项蒸汽机专利。（其实这项发明的真正主人是，瓦特公司的雇员威廉·默多克

，他发明了一种称为"太阳与行星"的曲柄齿轮传动系统，并以瓦特的名义成功申请了专利）

　　1782年，设计了一种带有双向装置的新汽缸，进一步提高蒸汽机的效率。瓦特把原来的单向汽缸装置改装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽变为高压蒸汽。凭借这项改进，瓦特获得第三项蒸汽机专利。（此时，瓦特改进的蒸汽机才与纽科门蒸汽机有了本质上的区别）

瓦特蒸汽机诞生后，首先被大规模应用在棉纺织行业，并陆续进入到其它行业，逐步取代了之前的纽科门蒸汽机。

1802年，美国发明家富尔顿在法国建造了世界上第一艘蒸汽机轮船。

1814年，英国人斯蒂芬森，制造了世界上第一辆蒸汽火车。

虽然，瓦特并不是蒸汽机最早的发明人，但是他对于蒸汽机的发展是具有重大贡献的。瓦特蒸汽机的出现，解决了工业化核心问题，作为工业革命的标志。瓦特也被称为“工业革命之父”。后人为了纪念他的伟大发明，把发电机和电动机的功率计算单位称为“瓦特”。