蒸汽機是壹種往復式動力機器，它將蒸汽的能量轉化為機械功。蒸汽機的出現引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初，它仍是世界上最重要的原動機，後來逐漸讓位於內燃機和汽輪機。
蒸汽機需要壹個鍋爐來燒水產生高壓蒸汽。這種鍋爐可以使用木材、煤、石油或天然氣甚至可燃垃圾作為熱源。蒸汽的膨脹推動活塞做功。
世界上第壹臺蒸汽機是1世紀古希臘數學家亞歷山大的希羅發明的Aeolipile，這是蒸汽機的雛形。
大約1679年，法國物理學家丹尼斯·帕彭(Dennis Papen)在觀察到蒸汽從他的高壓鍋中逸出後，制作了第壹臺蒸汽機的工作模型。同時代的塞繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機。
托馬斯·塞維利亞於1698年制造了早期的工業蒸汽機，托馬斯·紐科門於1712年制造了早期的工業蒸汽機，他們都為蒸汽機的發展做出了自己的貢獻。1807年，羅伯特·富爾頓第壹個成功地用蒸汽機驅動輪船。運用科學理論，瓦特逐漸發現了這臺蒸汽機的毛病。從1765年到1790年，他做了壹系列發明，如分離式冷凝器、汽缸外保溫層、用油潤滑活塞、行星齒輪、平行連桿機構、離心調速器、節流閥、壓力表等。，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的三倍以上，最終發明了工業蒸汽機。
16年底到17年底，英國采礦業尤其是煤礦已經發展到相當規模，僅靠人力和畜力難以滿足抽幹地下水的要求，而現場又有豐富廉價的煤炭作為燃料。現實的需要，促使英國的帕潘、薩弗裏、紐科門等許多人投身於“火力提水”的探索和實驗。
最初的真空蒸汽機是用來從礦井中抽水的。紐科門的蒸汽機將蒸汽引入汽缸，然後關閉閥門，再將冷水註入汽缸，蒸汽凝結時造成真空。活塞另壹側的空氣壓力推動活塞。把壹根桿子深深地插進礦井裏來驅動水泵。蒸汽機活塞的運動通過這根桿傳遞給泵的活塞，把水從井裏抽出來。
第壹個很大的改進是通過閥門把汽缸和冷凝缸分開。瓦特在伯明翰發明了這項改進。這項改進提高了蒸汽機的效率。下壹個改進是自動操作閥門。
這些早期的真空蒸汽機效率有限，但相對安全，因為它們的壓力相對較低，機器向內收縮而不是向外爆炸，以防材料損壞。它們的效率受到外部空氣壓力、氣缸變形、燃燒和沸騰效率以及冷凝能力的限制。理論上的最大效率受限於水在普通大氣壓下相對較低的沸騰溫度。高溫高壓蒸汽的使用大大提高了蒸汽機的效率。但這種蒸汽機比真空蒸汽機危險得多。鍋爐和機器的爆炸造成了許多嚴重事故。安全閥在這裏帶來了很大的提升，壓力過高時安全閥放氣減壓。但是安全的真正保證僅僅依賴於建造、操作和維護的經驗和安全規則。
薩弗裏制造的世界上第壹臺實用的蒸汽水泵於1698年獲得名為“礦工之友”的英國專利。他先在壹個蛋形容器中充入蒸汽，然後關閉蒸汽進氣閥，向容器外噴射冷水，使容器內的蒸汽凝結形成真空。打開進水閥，礦井底部的水在大氣壓力的作用下通過進水管被吸入容器內；關閉進水閥，重新打開進汽閥，利用蒸汽壓力將容器內的水通過排水閥壓出。當容器內的水排幹並充滿蒸汽時，關閉蒸汽進口閥和排水閥，再次噴水使蒸汽凝結。如此反復循環，兩個蛋形容器交替工作，可以不斷排水。
薩弗裏的水泵依靠真空吸力抽水，抽水深度不能超過六米。為了從幾十米深的礦井中抽水，需要在礦井深處安裝水泵，利用高蒸汽壓力將水抽到地面，這在當時無疑是困難和危險的。
紐科門和他的助手卡利在1705年發明了大氣蒸汽機來驅動獨立水泵，被稱為紐科門大氣蒸汽機。