那個時候，英國人已經開始使用蒸汽為動力的機器了。1698年，英國人塞維利制造了第壹臺蒸汽泵（bènɡ），用蒸汽把水壓到高處，推動機器轉動。後來到了1705年，有個叫紐科門的鐵匠，又在此基礎上，制出了第壹臺蒸汽機，很快被工業部門采用，並傳到歐洲各國。可是這種蒸汽機消耗的燃料特別多，功率也低，使用起來也不方便。
由於天文系在格拉斯哥大學是新近才設立的，所以傑米所修理的儀器，在該校來說，還是件稀罕的東西。
因此，常有拿著實驗儀器來問瓦特的教授：“對不起，瓦特先生，請妳幫我看壹看。”
瓦特的自信心越來越強了。
隨後，他回家與父親商量；在學校附近開了個教學儀器店。
這件事，對瓦特的人生道路有著重大的影響，使他這壹位普通的工人，邁進了大學的校門。
瓦特的店鋪設在大學的角落裏，但正好處在街邊，校外的訂貨可以自由出入。
每天早晨，在學校還沒開門之前，瓦特就已經把店門打開，努力地工作了。
不知不覺中，這裏就成了教授和學生們的俱（jù）樂部了，他們都喜歡與這位純樸、樂天、坦率，且見地又與眾不同的年輕人交往，並且，在瓦特的店裏，他們可以方便地看到各種器械模型。
這壹天，魯賓遜來找瓦特，對瓦特說：
“瓦特先生，我有壹個特別的生意想和妳談談！”
“噢？什麽特別的生意！”瓦特好奇地問。
魯賓遜說：“妳知道，在古代，人類尚未具有高智慧的時候，只知道憑借自身的力量辦事，到人類漸漸地變聰明後，就想到利用動物的力量了。
“譬（pì）如說搬運東西，最初人類是把東西扛在肩背上來搬運的，到了明白把東西放在車子上用馬來拉的時候，人類的力量已增加了幾倍，甚至幾十倍了。
“但是這還不行，除了動物之外，必須再想出其他更強的動力來移動車子。究竟有沒有這種動力呢？”
說完，魯賓遜等待瓦特的答復，可是壹看到瓦特默然不語，魯賓遜又繼續說下去。
“有的，我想是有的，那就是蒸汽的力量。我想，用蒸汽來推動的車子壹定會被發明出來的。”
瓦特把眼睛睜得圓圓的，望著他的臉，可是魯賓遜越講越有勁兒，又繼續說了下去。
“用蒸汽來推動車子的構想雖然讓人感到詫異，可是那絕不是夢想啊！不是早就有紐科門所發明的抽水蒸汽水泵（bènɡ），被人們普遍使用著嗎？使用於抽水的動力，和用做推動車子的動力原理是相同的啊！”
“妳說得挺有道理。”瓦特聽得津津有味津津有味：形容有滋味；有趣……事實上，我不過是今天才學到有關紐科門蒸汽機的知識的，雖然對於它的原理與構造方面都已有所了解，但是，這種了解是無濟於事的。要想從中產生壹種新的東西來，非得具有非凡的想象力與發明能力。
“瓦特先生，只要我們兩人肯合作，哪有辦不到的事情？妳想不想嘗試以蒸汽推動車子的發明呢？”
“當然想！”瓦特對這壹新的目標產生了濃厚的興趣。
第二天，他馬上跑到格拉斯哥大學的圖書館，找出有關蒸汽機械的書籍，然後根據原理並開始實驗起來。
他設法找到壹個蒸煮器（就是現在高壓鍋的最初的雛形），把它用作產生蒸汽的裝置，他把壹個裝有密封活塞塊的小註水器連接到蒸煮器上，並在蒸煮器和註水器之間裝上壹個閥門，這個閥門可以朝上、下兩個方向轉動；根據閥（fá）門的轉動方向，既能使蒸汽進入汽缸（ɡānɡ）（即小註水器），也能把它全部排放出去。
瓦特將閥門扭動，蒸汽進入汽缸，小活塞被蒸汽往上頂，這股力居然能舉起7公斤重的東西。
“啊，動起來了！動起來了！”瓦特和魯賓遜都控制不住自己的驚喜。
正當他們打算同心協力大幹壹場的時候，魯賓遜畢業了，他要去海軍服役，離開了格拉斯哥大學。瓦特只好獨自繼續蒸汽機械的研究。
了解了蒸汽機械的歷史，瓦特迫切要看到的就是紐科門的機械了。
剛好就在這個時候，瓦特聽說格拉斯哥大學的標本室裏，有壹架紐科門機械的模型。
瓦特就把這個模型帶回店鋪去了，這是他第壹次看到紐科門機的模型。
瓦特馬上把模型機械壹壹拆（chāi）開，這是他壹向的作法。直到領會了它的構造和操作方法之後，瓦特才將損壞的地方完全修好，再好好地裝配起來。
瓦特迫不及待地生起了火，把火放在鍋爐底下，想轉動模型看看。
水壹開就冒出許多蒸汽來，扭動閥門，蒸汽就進入了那個小汽筒內，咕咚咕咚地開始轉動了起來。
“啊！動了！動了！”但是奇怪的是活塞只動了三四下就停止了。
“咦！怎麽回事？”瓦特又重新試驗了壹下，但結果還是壹樣。
三次、四次、五次……做了好幾次，活塞仍然半途就停了下來。
“奇怪！這是什麽緣故呢？”瓦特在想。
他立刻到圖書館去翻查書本，看什麽地方有問題，但是卻得不到結果。要想弄清這個問題，除了再次實驗之外，別無他途。
瓦特把模型機械的各部分又重新檢查了壹番，在經過好幾次同樣的試驗之後，終於發現了問題所在。汽筒是用黃銅制的，這樣使加熱和冷卻都比較慢。應該采用鐵制的汽筒。
另外，更重要的壹點是：無法使機器順利轉動的原因是汽筒的溫度問題。蒸汽壹遇冷就立刻凝結起來，所以，最初把蒸汽從鍋爐輸送到汽筒裏去的時候，為了不使蒸汽無謂的凝結，汽筒就必須保持在攝氏100度以上。
可是要想把滿汽筒的蒸汽凝結，使之成為真空，則又得把汽筒的溫度下降到常溫，也就是攝氏15度以下了。
在汽筒內噴射冷水，目的就是為了促使溫度迅速下降，使蒸汽早點凝結。也就是說，汽筒必須不斷地被加熱和制冷。
可是問題卻是：壹旦冷卻了汽筒的溫度，要想把它再升高到沸點，勢必要消耗掉大量的蒸汽。
紐科門的發明到這壹點就不能繼續了。
而瓦特卻是身兼學問和技術的真正的發明家。他對於紐科門機的結構和作用，始終抱著壹種嚴謹嚴謹（jǐn）：嚴密謹慎。的態度去研究，結果他發現了它的缺點。
好幾天以來，他總是坐在工作臺前面，連實驗也懶（lǎn）得去做。有時坐在已經停止轉動了的機械前面，靜靜地沈思，然後站起來，嘴裏嘟囔著，在房間裏走來走去。
在這幾天當中，無論是睡覺、吃飯或工作的時候，他都不停地思考著這個問題。這壹天，他出來走走，從大街小巷，從廣場到大路，瓦特足足走了差不多有壹個鐘頭。
瓦特無意中把頭壹擡，這時映人他眼簾的是壹片綠油油的草地。
“美麗極了！”
瓦特放松地在壹張長椅上坐了下來，閉上眼睛，托住下巴靜靜地養神。
這個時候，“熱量和凝結”的問題，在瓦特的腦中悄然消失了，使瓦特感到無比的舒暢。
“唉！回家吧！”
瓦特站起來伸了壹個懶腰，然後慢條斯理慢條斯理：形容動作緩慢，不慌不忙。地走回家，可還是不由自主地又想起了他的問題。
剛走過洗衣店，到達牧羊人所住的小屋的時候，又壹個念頭飛進了他的腦海裏。
“由於蒸汽是壹種具有彈性的物體，因此，凡是有真空的地方，它就無孔不入，如果在汽缸和蒸汽室之間加壹個通道，蒸汽就會進入裏面而冷凝，這樣就不用冷卻汽缸，紐科門機的問題不就迎刃而解迎刃而解：比喻主要的問題解決了，其他有關的問題就可以很容易地得到解決。了嗎？”
想不到這個無意中冒出的念頭，就把他在壹年當中，想了又想的問題完全解決了。
蒸汽因為具有推動力，所以能夠沖入真空的容器裏。要是把真空的容器附在汽筒上，蒸汽經過汽筒後就必定會進入那個容器裏去，那麽，蒸汽就可以在那個容器裏凝結，而不必在汽筒中凝結。
也就是說，為了蒸汽的凝結，只要另外再做壹個凝結器連接在汽筒就行了，這樣壹來，蒸汽就在那裏凝結，而不需要再把汽筒冷卻，汽筒就始終是真空的了。
各種不同的作用，分別在不同的容器內進行，汽筒就可壹直保持熱度，凝結器就永遠使它冷卻下去，這樣壹來，連壹絲蒸汽也不會浪費掉了。
瓦特的腦子像風車壹樣不停地旋轉著。
可是，這個冷凝器如果采用紐科門機的方法，噴灑冷水使蒸汽凝結，而噴灑的水和凝結而成的水，以及漏進來的空氣，怎樣逃出去呢？
這個問題又在困擾著瓦特，經過反復的思考，他想出了壹個辦法。
在下面設壹個排水口，將水自管子中擠壓出來，當蒸汽沖進去時，又可以將空氣也擠壓出來。
瓦特的想法，壹步壹步地接近了成功的邊緣（yuán）。想到這裏，他已走過了兩條街。此時，他已得出結論——那就是在汽筒旁邊再做壹個冷凝器。
說起來這是多麽簡單的事啊！在壹次午後愜意愜意（qiè）：滿意；稱心；舒服。的散步中，就得出了這個發明。
瓦特由於專心於發明，店裏的生意也清淡了，他在教學儀器上所賺的錢都用光了，此外向迪克博士所借的錢也有1000英鎊了，可是瓦特的蒸汽機械還沒有完全成功，為了新裝置的實驗，還得用上壹筆龐大的費用，這筆錢由誰出呢？
羅伯克是壹家名叫加倫鐵工廠的創始人，有著雄厚的資本，那個時候，他正在從事煤礦事業，所以非常關心煤坑內的排水問題。
這是壹個多麽難得的機會啊！
由於朋友迪克博士的介紹，羅伯克與瓦特建立了合作關系。
瓦特高興得馬上著手實驗新的模型，直至新的模型也試驗成功。
“這樣準沒有問題了，馬上去申請專利吧！”
瓦特就在那年的8月，到倫敦去申請專利。
之後，到了1769年初，瓦特的蒸汽機的專利才被批準下來。
那時瓦特已經33歲了，從最初開始實驗起，足足費了將近10年的悠長歲月，這10年間，瓦特忍受經濟上的壓力，承受著生活上的困苦，碰到了許多困難和挫折挫折（cuò）：失敗；失利。，但是他並不氣餒，因為他深深地知道，這種新機器將是偉大而有用的發明。
他決定在羅伯克的壹所大房子裏進行新機器的改進和制造。那座房子位於山谷中的小河邊，用水方便，而且不被人註意。
1769年9月，花了6個月的時間，好不容易才把第壹臺機器完成了。
但瓦特的第壹臺蒸汽機並不成功。
凝結器的作用不大好，加倫鐵工廠所造的汽筒，也因鑄（zhù）造不良，根本就不能使用。最大的困難在於保持活塞的緊密，瓦特把軟木、油布、麻布、舊帽子、牛皮紙，統統用來包紮活塞，但是蒸汽照樣漏出來，那些辦法壹點用處也沒有。
瓦特十分灰心。
他的朋友魯賓遜寫信來鼓勵他：“這次的失敗，過錯並不在妳的發明，這完全是工廠的制造技術太差的緣故。只要有可靠的工人，壹定會成功的。”瓦特這才鼓起勇氣，打算重新開始。
而這時，支持他的羅伯克卻因做生意賠了錢，不能再資助他了。發明家陷入了真正的困境。他不得不去從事壹些測量師、工程師的工作來維持家庭的生計。偏偏這時候，他的妻子也因生病離開了人世。瓦特墜（zhuì）入了人生的最低谷。但他卻仍然熱心地從事蒸汽機的研究，因為，這才是他的人生目標。
功夫不負有心人，瓦特的艱苦努力終於引起了壹個大事業家的註意。他是羅伯克的朋友鮑（bào）爾頓，他接替了羅伯克的位置與瓦特合作，使得瓦特終於有機會再壹次制造他的蒸汽機。
過去的紐科門機與其說是蒸汽機，還不如說是氣壓機來得恰當，因為它是借助大氣壓力而轉動的，避免不了漏入空氣的弊（bì）端。
瓦特所發明的機器，完全利用蒸汽的膨脹力，可謂名符其實的蒸汽機。
試驗非常成功，瓦特和鮑爾頓大為滿意，於是就在塞荷制造廠內設了壹個制造蒸汽機的車間，準備正式從事蒸汽機的制造。