最快的蒸汽火车
瓦特
这一现象激发了他的探索精神。后来，我进了格林诺克文法学校。因为身体不好，我辍学在家自学。我经常和父亲去工厂学习制作机械模型和仪器的技术，进行化学和电学实验。靠着虚心学习、刻苦钻研的精神，在15岁时，他学完了物理学原理，收获了木工、金属冶炼、加工等丰富的技术。
1753年，他在一家钟表店学会了手艺。1753年，他师从著名机械师摩根。经过刻苦学习和刻苦练习，他已经能够制造象限仪、指南针、经纬仪等。1756在格拉斯哥大学做仪器修理工，这是他人生的转折点。一方面，学校有比较完善的设备和先进的技术，为他的工作创造了良好的技术条件。更重要的是，他在这里结识了英国化学家、物理学家j·布莱克等著名学者。他可以经常和他们讨论改进蒸汽机的理论和技术问题，从他们那里学到很多科学理论知识。这对他后来的发明工作影响很大。
蒸汽机
在1764中，瓦特仔细研究了纽科门蒸汽机的工作原理及其耗煤量大、效率低的症结所在。受J. Blake潜热理论的启发，他找到了纽科门蒸汽机耗煤量大、效率低的原因，即汽缸在膨胀气体和凝结水分时损失了大量热量。瓦特在1765年发明了分离式冷凝器，将冷凝过程从汽缸中分离出来。冷凝器的发明对蒸汽机的发展起了关键作用。1768年，他造了一台单作用蒸汽机(活塞向一个方向推动工作)。这台蒸汽机还采用了各种新措施，如在汽缸外安装保温层，用油润滑活塞等，大大降低了蒸汽消耗，煤耗仅为纽科门发动机的1/4，而且动作更快。1776这种机器开始在厂矿使用。
1781年，他发明了行星齿轮，把蒸汽机活塞的前进运动变成了旋转运动。1782年，他发明了动力强劲的“双作用蒸汽机”并获得专利，利用飞轮解决了蒸汽机运转的稳定性问题。1784年，他发明了平行运动连杆机构，解决了双作用蒸汽机的结构问题。1788年，他发明了离心调速器和节流阀来自动控制蒸汽机的运行速度。1790发明了蒸汽机压力表。
蒸汽机车牵引的列车
至此，瓦特完成了发明蒸汽机的全过程。经过一系列伟大的发明和改进，蒸汽机的效率已经提高到原来纽科门发动机的三倍以上，而且功能齐全，性能优良，实用性强。瓦特因此获得了第一台现代蒸汽机——高效瓦特蒸汽机发明者的称号。不久，瓦特的蒸汽机被广泛应用于纺织、采矿、冶炼和交通运输，极大地推动了英国和欧洲的第一次工业革命，使世界进入了“蒸汽时代”。瓦特对蒸汽机的发明、改进和广泛应用，直接推动了热力学理论的研究和发展。