從燒水時茶壺的蓋被水蒸氣頂起這一現象中得到啟發
大家都是這么認為的，瓦特看到水壺里的水沸騰將壺蓋頂起受到啟發而發明出蒸汽機的。 蒸汽機的作用就是將熱能轉化為機械能的裝置，結構很簡單，就是一鍋爐上有帶傳動桿的活塞，當對鍋爐加熱，鍋爐里面的水沸騰產生的水蒸氣將活塞推動而轉化為機械能。水蒸氣做功后內能減少，又會凝結為水，活塞又縮進去。蒸汽機就這樣循環地對外界做功。
瓦特并不是蒸汽機的發明者，在他之前，早就出現了蒸汽機，即紐科門蒸汽機，但它的耗煤量大、效率低。
第一臺蒸汽機是一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發明制造的，這在當時是最先進的蒸汽機了。在紐克曼之前，有許多人都對蒸汽當作動力用于生產懷著很大的興趣。1688年，法國物理學家德尼斯·帕潘，曾用一個圓筒和活塞制造出第一臺簡單的蒸汽機。但是，帕潘的發明沒有實際運用到工業生產上。十年后，英國人托易斯·塞維利發明了蒸汽抽水機，主要用于礦井抽水。1705年，紐克曼經過長期研究，綜合帕潘和塞維利發明的優點，創造了空氣蒸汽機。
瓦特1736年1月19日生于英國格拉斯哥。童年時代的瓦特曾在文法學校念過書，然而沒有受過系統教育。瓦特在父親做工的工廠里學到許多機械制造知識，以后他到倫敦的一家鐘表店當學徒。1763年瓦特到格拉斯大學工作，修理教學儀器。在大學里他經常和教授討論理論和技術問題。這些學術基礎也是瓦特改良蒸汽機的保證。