1769年，瓦特改进了蒸汽机。这种动力较大的机器被用于采矿、冶金、纺织等行业，也为交通运输工具的更新提供了动力基础。
威廉·默多克是瓦特的得力助手，他想起瓦特曾说过蒸汽机可以用作交通运输的动力，就朝这个方向设想，并开始动手研制。5年以后，默多克制作出蒸汽机车的模型，并得到了很好的应用。当时，矿上的人们首先换上了蒸汽机车。人们专门修建了蒸汽机车的轨道，用来顺利地运送矿石及其他物品。
有些人开始研究：既然能运输货物，应该一样可以运输人才对。英国的矿山技师特莱维茨克开始琢磨这个问题，1803年。世界上第一台蒸汽机车诞生了，这种机车每小时可以行驶6000米左右。
但它面临的危险是出轨，特莱维茨克反复试验都没能很好地解决因震动引起的零件松动脱落以及出轨问题。
继默多克、特莱维茨克二人之后，一个叫乔治·史蒂芬逊的工程师又开始了蒸汽机车的研制工作。
1781年，史蒂芬逊出生在英国一个贫穷矿工家庭，他本人14岁时也当上了煤矿矿工。史蒂芬逊对煤矿工人的苦难生活有极深的体会。工人们挖煤、运煤，受苦受累不说，而且相当危险。
史蒂芬逊决心为工人们制造出更加高效率的机车，为大家谋福利。他凭着4年矿工生活积累的对机车构造和性能的经验，要补充科技文化知识，好进一步研究。
1814年，史蒂芬逊研制的第一辆蒸汽机车在达林顿的矿区铁路上试运行，效果比较理想，速度和动力明显进步了。
但是机车就像一头怪兽，疯狂叫嚣，浓烟滚滚。火车开动的时候。地动山摇一般，轨道摇摇晃晃，车子异常颠簸，烟筒冒出滚滚黑烟，火星四射。这个场面太吓人了，附近的树都被烟筒冒出的火焰烧着了，熏得漆黑。最危险的是，锅炉的温度散不出去，急剧升高，有爆炸的危险。
据说，附近的农民还责怪他的火车声响又尖又大，把附近的牛都吓跑了，跟他吵架，找他算账。
面对这些困难，斯蒂芬森没有灰心，他进行了一系列改进。
他用导气管把喷出的蒸汽废气引到烟筒里，就把噪声减小了。由于废气排得快，因此加快了炉内的空气循环，使炉内的煤燃烧加快，发出更多的功率，使机车的牵引力变得更大了。
不仅如此，史蒂芬逊还改进了车厢，增加了弹簧以防止震动过于猛烈，他还用熟铁来代替生铁用作路轨，并且在枕木下加铺小石块，增加车轮用来分散压力。史蒂芬逊还想到了要把锅炉安装在车头，这样可以减少爆炸带来的损失和伤害。
从1823年起，在英国的“煤都”达林顿和海港城市斯多顿之间修建了一条商用铁路，政府让史蒂芬逊主持修建。1825年9月27日，史蒂芬逊劝服了政府，在这条路上行驶蒸汽机车，开始试车。
很多人认为，铁路和火车不是搭配使用的吗？怎么史蒂芬逊还要劝服政府在路上通行机车呢？原来这条铁路是给马车准备的。
历史上，铁路的出现比火车早。在欧洲，马车的使用非常广泛，是陆地上主要的交通运输工具。渐渐地，随着矿业的发展，矿产品越来越多，燃料、原料以及成品都需要运输。
在山岭中，在矿井里，人们铺设了木制专线，这是专用轨道，行驶起来要快一些。后来伴随着铁的大量使用，人们为了减少磨损，增大速度，在木制轨道上包上铁皮，逐渐演变，铁轨就代替了木轨。
试车那天，史蒂芬逊的“旅行号”列车拉着6节车厢的煤，20节车厢的乘客，重达90吨，时速15000米。人们都围观欢呼，人山人海，热闹非凡。
1830年，利物浦至曼彻斯特的铁路贯通了，史蒂芬逊的“火箭号”使用蒸汽动力，平均时速达到了29000米，没有出现任何异常。这就是世界上真正意义上的第一部火车。
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