Les premiers travaux sur la vapeur d'eau et son utilisation remontent à l'Antiquité : Héron d'Alexandrie conçut et construisit au Ier siècle ap. J.-C. l'éolipyle qui, bien que considérée comme un jouet du fait de sa faible puissance, n'en était pas moins un moteur à vapeur, à réaction.

En 1543, dans le port de Barcelone, un navigateur et inventeur espagnol, Blasco de Garay fit sous les yeux de nombreux hauts personnages, dont Charles Quint, la démonstration d'un bateau mû par la vapeur d'un chaudron et des roues à aubes, mais il semble que ses nombreuses inventions n'ont pas eu de suite. Comme il a gardé secret son procédé, on ne connaît pas le mécanisme exact de son fonctionnement.

Il fallut attendre le XVIIe siècle pour que réapparaisse l'idée d'utiliser la puissance de la vapeur d'eau. En 1601, Giambattista della Porta, puis en 1615, Salomon de Caus, décrivent une pompe capable de chasser l'eau d'un récipient. En 1629, Giovanni Branca suggère l'idée de moulins mus par la vapeur et, l'année suivante, David Ramseye obtient un brevet pour une pompe mue par un moteur à feu. En 1663 Edward Somerset améliore le projet de Caus en équipant la chambre à vapeur d'un refroidisseur, il construit un modèle de grande taille, mais meurt avant d'avoir pu appliquer pratiquement sa création.

En 1668, le jésuite flamand Ferdinand Verbiest décrit dans son livre le premier véhicule terrestre mû par un jet de vapeur et une roue à aubes.

En 1698, Thomas Savery dépose un brevet sur une pompe destinée à l'exploitation minière, fonctionnant à la vapeur, directement inspirée des travaux de Edward Somerset. Par la suite, il la perfectionne en collaboration avec Thomas Newcomen, grâce, entre autres, aux travaux du Français Denis Papin. Ce dernier, après avoir inventé un prototype d'autocuiseur, avait eu l'idée du piston, donnant ainsi accès à des puissances insoupçonnées jusqu'alors. Un premier modèle commercial fut utilisé dès 1712 dans les mines de charbon, près de Dudley,