世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)是由古希臘數(shù)學(xué)家亞歷山大港的希羅（hero of alexandria）于1世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球（aeolipile），不過(guò)它只不過(guò)是一個(gè)玩具而已。 約1679年法國(guó)物理學(xué)家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋后制造了第一臺(tái)蒸汽機(jī)的工作模型。約與此同時(shí)薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機(jī)的主意。1698年托馬斯·塞維利、1712年托馬斯·紐科門(mén)和1769年詹姆斯·瓦特制造了早期的工業(yè)蒸汽機(jī)，他們對(duì)蒸汽機(jī)的發(fā)展都做出了自己的貢獻(xiàn)。1807年羅伯特·富爾頓第一個(gè)成功地用蒸汽機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)輪船。瓦特并不是蒸汽機(jī)的發(fā)明者，在他之前，早就出現(xiàn)了蒸汽機(jī)，即紐科門(mén)蒸汽機(jī)，但它的耗煤量大、效率低。瓦特運(yùn)用科學(xué)理論，逐漸發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的毛病所在。從1765年到1790年，他進(jìn)行了一系列發(fā)明，比如分離式冷凝器、汽缸外設(shè)置絕熱層、用油潤(rùn)滑潤(rùn)滑活塞、行星式齒輪、平行運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥、壓力計(jì)等等，使蒸汽機(jī)的效率提高到原來(lái)紐科門(mén)機(jī)的3倍多，最終發(fā)明出了現(xiàn)代意義上的蒸汽機(jī)。
　　16世紀(jì)末到17世紀(jì)后期，英國(guó)的采礦業(yè)，特別是煤礦，已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求，而現(xiàn)場(chǎng)又有豐富而廉價(jià)的煤作為燃料�，F(xiàn)實(shí)的需要促使許多人，如英國(guó)的帕潘、薩弗里、紐科門(mén)等就致力于“以火力提水”的探索和試驗(yàn)。
　　[2]最初的真空蒸汽機(jī)被用來(lái)將礦井里的水抽出來(lái)。紐科門(mén)的蒸汽機(jī)將蒸汽引入氣缸后閥門(mén)被關(guān)閉，然后冷水被撒入汽缸，蒸汽凝結(jié)時(shí)造成真空。活塞另一面的空氣壓力推動(dòng)活塞。在礦井中聯(lián)結(jié)一根深入豎井的桿來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)泵。蒸汽機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)通過(guò)這根桿傳到泵的活塞來(lái)將水抽到井外。
　　第一個(gè)巨大的改善是將氣缸與凝結(jié)缸通過(guò)一個(gè)閥門(mén)分開(kāi)。瓦特在伯明翰發(fā)明了這個(gè)改進(jìn)。這個(gè)改進(jìn)提高了蒸汽機(jī)的效率。下一個(gè)改進(jìn)是將閥門(mén)的操作自動(dòng)化。
　　這些早期的真空蒸汽機(jī)的效率有限，但它們比較安全，因?yàn)樗鼈兊膲毫Ρ容^低，在物質(zhì)發(fā)生損壞的情況下機(jī)器向內(nèi)收縮，而不是向外爆炸。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形、燃燒和沸騰的效率和凝結(jié)能力的限制。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機(jī)的效率帶來(lái)了巨大的提高。但這種蒸汽機(jī)比真空蒸汽機(jī)危險(xiǎn)得多。鍋爐和機(jī)器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這里帶來(lái)了很大的改進(jìn)，在壓力過(guò)高的情況下安全閥放氣減壓。但真正保證安全只有依靠建造、運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和安全規(guī)則。
　　薩弗里制成的世界上第一臺(tái)實(shí)用的蒸汽提水機(jī)，在1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國(guó)專利。他將一個(gè)蛋形容器先充滿蒸汽，然后關(guān)閉進(jìn)汽閥，在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空。打開(kāi)進(jìn)水閥，礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中；關(guān)閉進(jìn)水閥，重開(kāi)進(jìn)汽閥，靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時(shí)，關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥，重新噴水使蒸汽冷凝。如此反復(fù)循環(huán)，用兩個(gè)蛋形容器交替工作，可連續(xù)排水。
　　薩弗里的提水機(jī)依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超過(guò)六米。為了從幾十米深的礦井汲水，須將提水機(jī)裝在礦井深處，用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上，這在當(dāng)時(shí)無(wú)疑是困難而又危險(xiǎn)的。
　　紐科門(mén)及其助手卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機(jī)，用以驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的提水泵，被稱為紐科門(mén)大氣式蒸汽機(jī)。這種蒸汽機(jī)先在英國(guó)，后來(lái)在歐洲大陸得到迅速推廣，它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造。紐科門(mén)大氣式蒸汽機(jī)的熱效率很低，這主要是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí)，在剛被水冷卻過(guò)的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量，只在煤價(jià)低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣。
　　1764年，英國(guó)的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐可門(mén)蒸汽機(jī)模型時(shí)，注意到了這一缺點(diǎn)，并于1765年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開(kāi)的凝汽器的蒸汽機(jī)，并于1769年取得了英國(guó)的專利。初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)提水泵，為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣，瓦特裝設(shè)了抽氣泵。他還在汽缸外壁加裝夾層，用蒸汽加熱汽缸壁，以減少冷凝損失。
　　瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展，他使原來(lái)只能提水的機(jī)械，成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī)，并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機(jī)的改良者。
　　自18世紀(jì)晚期起，蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在冶煉、紡織、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。它使英國(guó)的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi)(從1766年到1789年)增長(zhǎng)了5倍，為市場(chǎng)提供了大量消費(fèi)商品，加速了資金的積累，并對(duì)運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求。
　　在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力的實(shí)驗(yàn)始于1776年,經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，至1807年，美國(guó)的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙”號(hào)。此后，蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動(dòng)力歷百余年之久。
　　1800年，英國(guó)的特里維西克設(shè)計(jì)了可安裝在較大車(chē)體上的高壓蒸汽機(jī)。1803年，他把它用來(lái)推動(dòng)在一條環(huán)形軌道上開(kāi)動(dòng)的機(jī)車(chē)，找來(lái)喜歡新奇玩意兒的人乘坐，向他們收費(fèi)，這就是機(jī)車(chē)的雛型。英國(guó)的史蒂芬孫將機(jī)車(chē)不斷改進(jìn)，于1829年創(chuàng)造了“火箭”號(hào)蒸汽機(jī)車(chē)，該機(jī)車(chē)拖帶一節(jié)載有30位乘客的車(chē)廂，時(shí)速達(dá)46公里/時(shí)，引起了各國(guó)的重視，開(kāi)創(chuàng)了鐵路時(shí)代。
　　19世紀(jì)末，隨著電力應(yīng)用的興起，蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要?jiǎng)恿�機(jī)械。1900年，美國(guó)紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站。
　　蒸汽機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)初達(dá)到了頂峰。它具有恒扭矩、可變速、可逆轉(zhuǎn)、運(yùn)行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此曾被廣泛用于電站、工廠、機(jī)車(chē)和船舶等各個(gè)領(lǐng)域中，特別在軍艦上成了當(dāng)時(shí)唯一的原動(dòng)機(jī)。