18世纪初，可以说是蒸汽动力代替人力和畜力初见成效的时期，但这时的蒸汽机的应用范围仍然很局限，因为不论是赛维利的蒸汽机还是纽科门的蒸汽机都有许多不足的地方。

把蒸汽动力迅速扩大应用到工农业的广阔领域的是英国的著名发明家瓦特（1736~1819年），瓦特是英国港口城镇哥利诺克一名造船工人的儿子，从年轻时就喜爱摆弄机械，后来到格拉斯哥大学，又迷上了机械制做和修理，而且技术高超，在学校里就很有名气，他本人与大学里的老师关系很密切，经常和老师们交谈各种机械问题。当然也免不了谈到蒸汽机。从此之后，瓦特对蒸汽机就特别着迷。

恰好这时格拉斯哥大学的一位叫安德森的教授有一台纽科门蒸汽机“闹情绪不给主人干活”。安德森知道瓦特对修理蒸汽机“有一手”，就委托他来修理这台蒸汽机。这是1763年的事情。

在修理中，瓦特发现纽科门蒸汽机有许多缺点。这年5月，瓦特产生了改进纽科门蒸汽机的念头。并决定彻底改变其中汽缸的设计，使汽缸中的热蒸汽在向上推动活塞时，立即将它引到另一个小室进行冷却，这样，同一个汽缸就不需要承担既加热又加冷的双重任务，而是始终保持在加热状态，从而大大节省了时间和煤炭消耗。他把蒸汽引向另外的小室进行冷却的装置叫冷凝器。然后，瓦特又改进了冷缸的结构，把原来是敞开口的汽缸端部封住，只留下能让活塞杆来回往复运动的一个汽缸孔，这样，就能完全利用蒸汽的压力代替大气压力推下活塞，大大增强了活塞的提升力。(www.daowen.com)

当时的蒸汽机只用来带动排水泵和送风机，主要是供矿井使用。瓦特认为蒸汽机完全可以派做其他用途。比如，他认为蒸汽动力应该用来驱动纺织机，以解放人工劳动和增加生产效率。但当时所有的蒸汽机都是只有活塞抬起时才做功，这对汲水机械虽然很有利，但对纺织机械，这种有时做功有时不做功的机械就不适用。瓦特经过深思熟虑，巧妙地利用曲柄装置向活塞的两端输送高压蒸汽，使活塞在抬起或压下时都能做功。这种新式的蒸汽机不久就在纺织业中得到广泛应用。随后，这种蒸汽机就成了普遍适用于各种工业生产机械的万能发动机，并于1783年获得了专利。

真正的蒸汽机时代从此开始了，到1784年，瓦特蒸汽机的动力可以达到15马力的功率，比人力和畜力大得多。不久又增加到20~80马力。1800年以后，工业革命在英国全面展开，法国、德国、美国等也随后开始了工业革命。从此，瓦特蒸汽机得到愈来愈广泛的应用。如1807年，美国人富尔敦在船上装上瓦特蒸汽机，发明了火轮船。1814年，英国工人乔治·斯蒂文森把瓦特蒸汽机装在车上，发明了火车。

在瓦特蒸汽机发明之后的100多年中，蒸汽机取得了飞跃的发展。但在19世纪末，还没有出现过数千马力的大型蒸汽机。因为蒸汽机都靠烧煤产生蒸汽，推动活塞，在这个过程中热量的损失仍比较严重，蒸汽动力不能完全利用。到19世纪末又发明了蒸汽活轮机，热力利用率有了较大提高。但这时电力工业也开始兴起。