세계 역사상 매우 중요한 발명품중의 하나인 증기기관은 열에너지를 기계의 동력으로 바꾸어 주는 기계이다. 증기 기관은 기존에 수력이나 동물에 의존하던 노동력을 획기적으로 향상하는 결과를 가져 왔으며, 공장의 부분 자동화를 가능하도록 하였다. 와트가 초기에 개발한 증기기관은 피스톤 속에서 뜨거운 증기를 폭발시켜 가열된 공기가 빠져나가도록 부분적 진공을 만들고 그 공간에 물이 따라 들어오게 하여, 동력을 얻어가는 원리이다. 하지만, 이 방식은 수증기를 실린더 안에서 폭발시키기 때문에, 열효율이 매우 낮았다. 이후, 그는 수증기를 피스톤 내부가 아니라 피스톤과 연결된 별도의 응축기에서 압축한 후 폭발시키는 방법을 고안하였다. 이 방법은, 수증기 폭발 후 응축기만 냉각되고 실린더의 열은 보존되도록 하여 열효율성을 높였다. 그 뒤에 피스톤의 양 방향 모두 힘이 작용하도록 해 상하운동 모두 동력으로 활용하는 ‘복동식 증기기관’과 회전운동이 가능한 증기 기관도 발명 하였다. 이를 이용하여 공장의 기계, 증기기관차, 증기선, 자동차 등 다양한 기계가 개발될 수 있었다. 증기기관을 통해 증기기관차와 증기선이 등장했고 덕분에 사람과 물자의 이동 시간이 이전보다 훨씬 빨라졌다.
증기기관은 현시대 중요한 발명품으로 효율적으로 노동력을 사용하고 일정부분 공장의 자동화를 가능하게 하였다. 처음은 열효율이 낮았지만 개별 응축기 압축을 폭파시켜 열효율성을 높여 피스톤의 활용성이 높아졌고 복동식 증기기관을 발명하게 되었다. 이로인해 물자 이동시간이 줄어들고 새로운 기계가 개발 되었다.