从烧水时茶壶的盖被水蒸气顶起这一现象中得到启发
大家都是这么认为的，瓦特看到水壶里的水沸腾将壶盖顶起受到启发而发明出蒸汽机的。 蒸汽机的作用就是将热能转化为机械能的装置，结构很简单，就是一锅炉上有带传动杆的活塞，当对锅炉加热，锅炉里面的水沸腾产生的水蒸气将活塞推动而转化为机械能。水蒸气做功后内能减少，又会凝结为水，活塞又缩进去。蒸汽机就这样循环地对外界做功。
瓦特并不是蒸汽机的发明者，在他之前，早就出现了蒸汽机，即纽科门蒸汽机，但它的耗煤量大、效率低。
第一台蒸汽机是一个名叫纽克曼的苏格兰铁匠发明制造的，这在当时是最先进的蒸汽机了。在纽克曼之前，有许多人都对蒸汽当作动力用于生产怀着很大的兴趣。1688年，法国物理学家德尼斯·帕潘，曾用一个圆筒和活塞制造出第一台简单的蒸汽机。但是，帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。十年后，英国人托易斯·塞维利发明了蒸汽抽水机，主要用于矿井抽水。1705年，纽克曼经过长期研究，综合帕潘和塞维利发明的优点，创造了空气蒸汽机。
瓦特1736年1月19日生于英国格拉斯哥。童年时代的瓦特曾在文法学校念过书，然而没有受过系统教育。瓦特在父亲做工的工厂里学到许多机械制造知识，以后他到伦敦的一家钟表店当学徒。1763年瓦特到格拉斯大学工作，修理教学仪器。在大学里他经常和教授讨论理论和技术问题。这些学术基础也是瓦特改良蒸汽机的保证。