1763年，瓦特得知格拉斯哥大學有一臺紐科門蒸汽機，但正在倫敦修理。 他要求學校收回蒸汽機并自己修理。 修復后，蒸汽機勉強可以工作，但效率很低。 經過不斷的實驗，他終于完成了具有實用價值的單作用蒸汽機，并申請了專利。
1781年物理學家瓦特，獲得雙作用蒸汽機專利。 1784年，他利用飛輪解決了旋轉穩定性問題，并獲得了第三項專利。 1786年，他研制出蒸汽機氣門機構，并獲得第四項專利。 瓦特后來多次上法庭以保護其專利的收益權。 瓦特直到晚年仍然對蒸汽機車懷有敵意。
蒸汽機的發明使工業革命迅速發展，并波及美國、德國、法國等國家。 瓦特為人類做出了不可磨滅的貢獻。 他的創造精神、超人的才華和不懈的研究為后人留下了寶貴的精神和物質財富。 瓦特改進和發明的蒸汽機對現代科學和生產作出了巨大貢獻，具有劃時代的意義。 它引發了第一次工業技術革命的興起物理學家瓦特，極大地促進了社會生產力的發展。
瓦特的蒸汽機成為真正的國際發明。 它有力地推動了18世紀歐洲的工業革命，推動世界工業進入“蒸汽時代”。