目前已知最早的由蒸汽动力驱动的装置是公元1世纪希罗设计的风神轮，又叫汽转球。它被认为是反动式汽轮机的原型，是一种哲学上的玩具，并不能产生显见的动力。希罗还发明了一种热机：机器中的空气在加热时产生的膨胀力被用于驱动水槽中的水，水通过虹吸管升到悬挂着的水桶中，随着重量的增加水桶会下降，从而打开一扇由平衡锤关闭的神庙大门。
波尔塔在《灵学三书》中阐明了作用在液面上的蒸汽压力是如何驱使水从水槽中上升，解释了蒸汽的凝结如何产生吸力，从而可以从水位较低的水面吸水。
1615 年，法国花匠科斯描述了一座用蒸汽驱动的观赏喷泉。
1629年，意大利建筑师布兰卡描述了根据作用在轮子四周叶片上的喷射蒸汽流可以使轮子转动原理工作的一类冲击式汽轮机，它通过三倍减速齿轮连接到一对落锤上。这一概念19世纪得到应用。
科西莫二世——托斯卡纳大公的工程师们在制造从50英尺深处抽水的抽吸泵时没有成功，于是便向伽利略求助。
1643年，伽利略的学生托里拆利宣布大气施加的压力等于约30英寸长的垂直水银柱的压力，正是这一压力决定了通过抽吸使液体可以被提升的高度。托里拆利预言此压力将随海拔的增高而降低，这一论点被帕斯卡1647年做的实验所证实。这一实验表明，利用大气压力对活塞上做功是可能的，由此导致了许多国家开始进行试验工作并最终发明了蒸汽机。
惠更斯在1680年提出了火药蒸汽机的形式，其中爆炸发生在汽缸内一个活塞的下面，该活塞由平衡锤提升到一个较高位置，爆炸气体通过自动的释放阀门逸出。随着残留的部分气体的冷却，空气的压力迫使活塞下降，这样就可以提起重物。
惠更斯的助手帕潘1690年设计的发动机由一根直径约 2.5英寸的竖管组成， 配有活塞和连杆。只要将少量的水加到管子的底部，在管子外部加热，产生的蒸汽会将活塞推到管子的顶部，并由抓钩的吊住。当通过冷却管子使蒸汽凝结时放开抓钩，大气压力会迫使活塞下降。因此，这一管子必须完成三重任务，即锅炉、发动机汽缸和冷凝器。帕潘是第一个应用蒸汽在汽缸中驱动活塞的人，他指出了一种周期性的操作，后来由纽科门将其付诸实际应用。
到1725年，纽科门蒸汽机已全面用于抽水，尤其是在矿山中抽水，同时也用于提升水以推动水车来驱动机械。
法国的第一台蒸汽机于1726年建于巴黎郊外的帕西，用于从塞纳河向城市供水。
科学工程师斯米顿几乎将大气式蒸汽机的效率提高了一倍，又使其性能达到了此类蒸汽机所能达到的最高点。
继纽科门之后，在开发蒸汽动力方面取得重要进展的是木匠和造船工人的儿子瓦特。他凭借自己的创造性和科学才华在蒸汽机的效率和机核设计方面作出了根本性的改进。
1782年瓦特获得了两项非常重要的改进专利。第一项是使蒸汽机成为双作用式，这就能够利用同样的汽缸容积产生两倍的动力；第二项是利用蒸汽的膨胀性，只在每一冲程的开始阶段接纳蒸汽进入汽缸，此后就由它的膨胀力驱动活塞。
瓦特之后，在更多工程师们的努力下蒸汽机不断“进化”：特里维西克发明了高压蒸汽机，麦克诺特设计了复合式杠杆蒸汽机，伊斯顿和阿莫斯发明了蚱蜢式蒸汽机，莫兹利研究出了台式蒸汽机......
技术的复杂性不仅在于技术本身，更在于技术的形成和演变，那里隐藏着技术精神和人们观念的转变。而这些，却正是最被容易忽略的。