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Die Idee, die im Wasserdampf gespeicherte Energie zu nutzen, scheiterte lange an technischen Problemen, und so waren die ersten Dampfmaschinen sehr unvollkommen und wenig leistungsfähig. Dies gilt auch für die Maschine des Engländers Thomas Newcomen, der im Jahre 1712 eine Maschine als Pumpantrieb für Bergwerke entwickelte. Newcomen erzeugte in einem Kessel Dampf und ließ diesen nach Öffnen eines Ventils unter einen Kolben strömen. Dieser wurde zugleich durch das Gewicht des Pumpgestänges über einen Waagebalken nach oben gezogen. Vor Erreichen der Endlage des Kolbens unterbrach Newcomen die Dampfzufuhr mit einem Ventil und kühlte den Zylinder mit kaltem Wasser ab. Weiters kühlte mit dem Zylinder nun auch der Dampf ab und zog sich zusammen. Der Luftdruck konnte nun den Kolben wieder hinunterdrücken, und beim Öffnen des Dampfventils begann der Vorgang von neuem. Da der Zylinder abwechselnd durch Dampf erhitzt und wieder gekühlt werden mußte, lief diese Maschine sehr langsam und lieferte nur eine bescheidene Leistung.
Erst der schottische Feinmechaniker James Watt (Abb. 4) machte die Dampfmaschine zur technisch brauchbaren Kraftmaschine. Einer Legende nach soll Watt, der später als Vater der Dampfmaschine bezeichnet wurde, als kleiner Junge eines Tages den Teekessel seiner Mutter beobachtet und gesagt haben :
"Eines Tages werde ich die erste dampfgetriebene Maschine der Welt erfinden\"
Der Vater dieser Maschine war er nicht, aber Watt erfand viele revolutionäre Verbesserungen der Newcomschen Pumpe. Im Jahre 1763 viel im eines dieser Modelle in die Hände. Durch sorgfältige Experimente konnte Watt Wirtschaftlichkeit und Geschwindigkeit der Kolbendampfmaschine erhöhen. Er entwickelte den ersten geschlossenen, doppelt wirkenden Zylinder. Bei dieser Konstruktion gelangte der Dampf abwechselnd in die Enden des geschlossenen Zylinders. Somit wurde der Kolben in beide Richtungen vom Dampf bewegt, während Newcomens Prinzip nur einen Stoß vorsah. Außerdem erfand Watt den Fliehkraftregler, mit dem er die Maschinengeschwindigkeit kontrollieren konnte.
Die Leistungsfähigkeit der Dampfmaschine (Abb. 5) verbesserte er durch die Kondensation in einem getrennten Gefäß statt direkt im Zylinder.
Während des Ansehen von Watts Sachverstand bezüglich der Dampfmaschine parallel zu deren Popularität anstieg, blieb er seiner These treu, daß dampfgetriebene Fahrzeuge sowenig herstellbar seien wie die Hochdruckdampfmaschine selbst, die man zu deren Antrieb brauchen würde.
Der bekannte Journalist Zerah Colburn schrieb einmal über den sogenannten Vater der Dampfmaschine :
"Kein anderer war auf seine Weise so hinderlich für die Entwicklung der Lokomotive wie er"
Watts Dampfmaschinen leiteten das Maschinenzeitalter ein und wurden zu Beginn hauptsächlich als stationäre Antriebe in Bergwerken und Fabriken verwendet.
Doch das Verlangen nach schnelleren und sicheren Transportmöglichkeiten wurde immer größer. Mit Beginn des 19. Jahrhunderts entwickelte sich zunehmend eine dritte Transportalternative, die durch Menschen- und Pferdekraft betriebene Schienenbahn. Metall- und Holzschienen wurden in ganz England um die Gruben herum verlegt. Durch die Reduktion der Reibung und die Erhöhung der Ladekapazität konnte die Pferdekraft effektiver genutzt werden. Seit dem späten 16. Jahrhundert hatte man mit Pferdebahnen gearbeitet, jedoch zu Privatzwecken und für schwere Lasten über kurze Entfernungen.
1803 wurde die erste öffentliche Pferde-Güter-Bahn, die Surrey-Iron Railway, auf der Strecke von Croydon nach Wandsworth eröffnet. Vier Jahre später folgte die erste öffentliche Bahn für den Reiseverkehr, Swansea and Mumbles. Diese beiden Bahnen stießen die Tore für weitere öffentliche Bahngesellschaften in England und dem europäischen Festland auf. Doch trotz ihres Erfolges hatten sie alle das gleiche Problem: die Kraft des Pferdes bestimmte die Leistungsgrenze.
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