这是星期六的傍晚，英国格拉斯哥大学理学院的实验准备室。一阵急促的敲门声响起，约翰·安塔逊教授一反往日的文雅冲了进去并大声嚷道：“詹姆斯先生，詹姆斯先生。蒸汽机修好了吗？下周一，我还要向学生演示呢！”
实验准备室里空荡荡的，墙上的惠更斯振子钟“嘀嗒嘀嗒”不知疲倦地奔走着。虽然实验室各种仪器摆得到处都是，但仔细一看却又相当有条理。安塔逊教授的目光终于停在一台纽康门式蒸汽机模型上，只见这台1750年制造的蒸汽机模型擦得干干净净，个别损坏了的零部件已经修好。看见了修好的蒸汽机模型，安塔逊教授刚才还紧绷着的脸终于露出了满意的笑容。他刚要转身离去，准备室的门又被撞开了。
旋风般冲进来的人正是安塔逊教授要找的机械技师詹姆斯·瓦特，瓦特兴奋地对安塔逊教授说：“安塔逊教授，我们可以通过实验改进这台蒸汽机，我找到了问题的要害！”瓦特兴奋异常地握着安塔逊教授的双手说道。
安塔逊教授望着这位年轻的技师，有点丈二和尚摸不着头脑了。他和瓦特堪称学业上的同道好友，一直配合得很默契。他坐下来倾听着瓦特的实验设想，瓦特侃侃而谈的神情使他沉入了回忆的海洋。
詹姆斯·瓦特，1736年1月19日生于苏格兰林诺克市的一个木匠家里。瓦特的父亲不只是一个熟练的木匠，还是一个技艺精湛的造船木工技师。在教会学校读书时，瓦特最喜欢物理和数学，他的物理和数学成绩之佳和其他科目成绩之差使好多老师和同学感到吃惊。瓦特的父亲十分崇拜牛顿，在家里挂着牛顿的画像，这使瓦特从小就萌生了做个像牛顿那样的人的愿望。
瓦特的少年时代是在父亲的工厂里度过的，在那里他学会了操纵机器、使用工具，学到了作为一名精密机械工应掌握的技术。毕业后，家境贫寒，父亲无力让瓦特像贵族的孩子一样上大学深造，瓦特只好进了父亲工作的工厂做工。虽然没有上正规的大学，但对瓦特来说，这是最好的学校。这个工厂主要是制造船舶的装备以及制作船舶等所需要的各种小型木工器具。
从青少年时代起，瓦特就开始进行手工劳动，这种劳动无疑对造就这位未来的“蒸汽机之父”起了决定性的作用。瓦特的青少年时代正是英国机械工业迅速起步的时期，首先是纺织机械的发明和制造。1733年，英国一个钟表匠约翰·凯伊发明了飞梭，用飞梭的自动往返代替了手工投递，将织布效率提高了一倍多，并使布面加宽。不久，英国一个织工兼工匠哈格利夫斯发明了手摇纺纱机——著名的珍妮机。此外，当时英国已造出各种机床，其材质用钢铁取代了过去的木材，工业发展日新月异。
在母亲逝世后，瓦特来到格拉斯哥大学开始学习光学和力学。在完成了为期一年的学习之后，瓦特赴伦敦投奔到精密仪器制造者摩根门下，从他那里学到了许多知识，并很快就以精确无误和对本职工作的认真负责而远近闻名。
1763年，这是瓦特到格拉斯哥大学担任大学机械技师的第6个年头了。这次，格拉斯哥大学从伦敦买回一台纽康门蒸汽机模型供演示实验用，但经常运转不灵。瓦特受安塔逊教授的委托，修理这台纽康门气压蒸汽机模型。安塔逊教授心急火燎地从伦敦赶回来，就是因为他忘记告诉瓦特使用模型的准确时间了。在格拉斯哥大学，耽误了上课可不是闹着玩儿的。
在接触纽康门蒸汽机模型之前，瓦特对有关蒸汽机的知识知道的并不多。只是在两年前，他曾用帕平研制的蒸汽锅协助布莱克教授进行过高压蒸汽实验。蒸汽机模型一运到实验准备室，好奇心使从小就是机械迷的瓦特跃跃欲试，没等安塔逊教授吩咐，他就立即着手拆装和修理它了。半个多月来，蒸汽机迷住了瓦特，使他达到废寝忘食的地步。
下班后，瓦特回到格拉斯哥城郊大学公寓里久久不能入睡，满脑子想的都是纽康门蒸汽机。他拧亮了煤气灯，拿起白天从图书馆收集来的有关蒸汽机的资料仔细地阅读，他进入了蒸汽机的世界……
公元100年左右，埃及的亚历山大城有一位学者名叫希罗，他制造了一种按照喷射反作用原理动作的蒸汽发动机雏形。这种雏形是这样的：一个锅炉里产生的蒸汽通到中空圆球里，蒸汽从两个喷嘴喷射而出，喷汽的反作用使球回转。这种装置可以产生很大的旋转速度，但是产生的动力却很小，它很可能只是一种玩具。
1690年，第一部活塞式蒸汽机由法国人帕平在德国发明，他曾是荷兰著名物理学家惠更斯的学生和助手。在蒸汽机中应用汽缸和活塞这一思想是德国伟大科学家莱布尼兹提出的。帕平的蒸汽机是由装有活塞和连杆的竖式管子构成的。管子下部盛水，加热使水变成蒸汽，蒸汽推动活塞向上运动，活塞上行到顶部被插销固定住。移去热源，蒸汽冷凝，汽缸内形成真空。拔去插销，上部大气压迫活塞，使它向下运动，并通过杠杆提起重物。帕平的试验虽然没有成功，但他是第一个应用蒸汽在汽缸中推动活塞、第一个指出了蒸汽机的工作循环的人，他的试验为以后活塞式蒸汽机的发展开辟了道路。
17世纪末，矿产品的需求量越来越大，矿井也越挖越深，这时，英国的许多矿井遇到了严重的积水问题，因为当时只有靠马力转动辘轳来排除积水。针对这一情况，英国皇家工程队的军事工程师塞维利大尉研制了蒸汽泵。这是一种没有活塞的蒸汽机，尽管该机燃料消耗很大，也很不经济，但它是人类历史上能实际应用的第一部蒸汽机。
1705年，英国铁匠纽康门综合前人的技术成就，设计制成了一种更为经济的气压式蒸汽机。它实现了用蒸汽推动活塞做一上一下的直线运动，每分钟往返12次，每往返一次可将455升水提高到466米。当时的纽康门蒸汽机主要用于深矿井排水。
1712年以后，英国大部分矿井都安装了纽康门蒸汽机。在英国北部，许多较深而被水淹没的矿井，由于使用了纽康门蒸汽机而摆脱了濒临绝境的危险。
然而，纽康门蒸汽机也不是完美的，它有重大的缺陷，这种蒸汽机不仅效率低，做功时需要大量的燃煤，而且只能做简单的往复运动，因而其使用范围受到限制，人们渴望获得新型的蒸汽机。
瓦特边看边琢磨，越琢磨越睡不着觉了。看来，为了弄清这台蒸汽机的工作原理，他又要开夜车了。
第二天，瓦特立即着手工作。首先，他开始研究纽康门蒸汽机的动作方式，分解其动作步骤。锅炉产生的蒸汽进入汽缸内，活塞被压起。接着通过向汽缸内喷水，使其冷却，让蒸汽凝缩，制成真空。这样，施加在活塞上的大气压将其压下，与活塞杆相连接的泵的活塞被拉起，就可以从矿坑内吸上水来。瓦特注意到，在蒸汽机锅炉里产生的蒸汽量只够活塞几次工作所用，然后，机器需要等候锅炉将蒸汽积蓄起来才能重新开始工作。通过进一步观察研究，瓦特又发现，用蒸汽加热汽缸再用水冷却是不合理的。汽缸由锅炉热变冷，再由冷变热需耗费很多时间。怎样才能保持汽缸的原有热量，还能使蒸汽凝缩呢？瓦特苦苦地思索着这一问题，很长时间没有得到答案。这使他茶饭不思，打不起精神来。
