实际上瓦特并不是第一个发明蒸汽机的人.公元一世纪,亚历山大·希罗曾设计过类似的机器.1698年,汤姆斯·萨威利获得了用蒸汽机抽水的专利权.1712年英国人汤姆斯·纽可门获得了稍加改进的蒸汽机的专利权.纽可门蒸汽机效率非常低,只能用于煤矿排水.
1764年,学校请瓦特修理一台纽可门式蒸汽机,在修理的过程中,瓦特熟悉了蒸汽机的构造和原理,并且发现了这种蒸汽机的两大缺点:
活塞动作不连续而且慢；蒸汽利用率低,浪费原料.以后,瓦特开始思考改进的办法.直到1765年的春天,在一次散步时,瓦特想到,既然纽可门蒸汽机的热效率低是蒸汽在缸内冷凝造成的,那么为什么不能让蒸汽在缸外冷凝呢?瓦特产生了采用分离冷凝器的最初设想.
在产生这种设想以后,瓦特在同年设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机.按照设计,冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连,使他们既能连通又能分开.这样,既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器,又可以使汽缸内产生同样的真空,避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗,据瓦特理论计算,这种新的蒸汽机的热效率将是纽可门蒸汽机的三倍.
