古人知道沸騰的水能夠承擔物理工作。約在公元前100年，亞歷山大城的希羅曾經對兩種蒸汽裝置做過描繪。這兩種裝置或許存在，或許不存在。如果它們存在，那麼最多也是作為展品存在——僅僅是玩具，並沒有任何的實際應用。直到17世紀晚期，人類對於蒸汽才有較少的實際應用。
蒸汽為現代經濟升溫
17世紀晚期，當時最緊迫的工程問題是將水從礦井中排出，幾個世紀以來，礦工們深知從深度大於30英尺的礦並中將水排出是不可能的，這一限制使得人們難以有效地在深並採礦。
而為了解決這一問題，同時印證埃萬傑利斯塔·托里拆利發現的氣壓結論。1654年，德國科學家奧托·馮·格里克做過一個獨創性的實驗證明了氣壓的存在。他將兩個直徑為20公尺金屬半球放在一起，並抽出半球中的空氣。
兩個半球中間的真空很高，以至於兩組強壯的馬匹以相反的方向也不能將它們分開。科學家迅速意識到利用真空的壓力可以產生強大的動力。
克里斯蒂安·惠更斯首先進行了嘗試，他通過點燃汽缸中的火藥從而創造了半真空的環境。在這個過程中，高溫氣體及周邊的氣體通過真空管排出氣缸。一旦冷卻下來，真空管的閥門將被關閉，此時半真空環境就產生了。
這種方法適用於展示，但是不如利用機械泵抽真空有效。惠更斯的助手丹尼斯·帕潘從理論上說明了蒸汽是一種更為有效地製造真空的辦法——水有這樣的一種特質，少量的水加熱之後能夠變成蒸汽，蒸汽和空氣一樣富有彈性力，一旦冷卻，蒸汽便又凝結成水，於是上文所提到的彈性力就消失了。
於是可以斷定，可以在有水的地方建機器，不需要特別強烈地加熱，費用也很少，就可以產生完美真空。這是利用火藥所不能實現的完美真空。
寫下這些很有決定性的文字後不久，帕潘發明了第一個活塞蒸汽機模型。將少量水加入汽缸中並將其煮沸，活塞便被頂起。在活塞被頂到衝程的極點時，人們將活塞移開，並用鉤子將活塞勾住，於是該裝置便冷卻下來，進而蒸汽凝結成水，真空隨即產生。
當汽缸完全冷卻下來以後，鬆開鉤子，真空便使得活塞迅速回落。這一裝置並不是一個嚴格的蒸汽發動機，而是真空發動機。
與希羅和惠更斯的發動機一樣，帕潘的發動機也由於笨重和速度慢而無法投入實際應用。不久之後，其他人將他的設計進行改良製造出了具有實際用途的裝置。在17世紀，伍斯特侯爵和托馬斯·薩弗里設計了蒸汽泵。但是並沒有取得商業上的成功。
然而，也有一些歷史學家將發明第一台蒸汽發動機的榮譽歸於托馬斯。與他們在技術上和商業上的成功相比，更重要的是，托馬斯和侯爵都獲得了自己所設計的裝置的專利。托馬斯的專利是當他在漢普頓官為皇室進行展示之後獲得的。
17世紀後期，發明家們被專利權所帶來的利益前景吸引，使得技術革新的步伐加快了。雖然進行科技革命的重要人物都受到過良好的教育，且許多人出身於貴族之家，但是工業革命時期偉大的工程師和發明家卻幾乎都是沒有受過教育的工匠，他們大多數是因為商業前景的驅動而進行發明創造的。
托馬斯·紐科門卻是一個例外，紐科門發現，早期設計失敗的原因是外冷卻式的汽缸冷卻得太慢了。他發明了一種通過冷水注人汽缸內部進行冷卻的發動機。由於托馬斯的專利覆蓋面廣，囊括了所有紐科門所能想到的方案，所以他被迫加入了托馬的工作隊伍。
蒸汽走向市場
紐科門的主要貢獻在於對自動閥門的運用，它的開關由主驅動杆控制。這一裝置每分鐘循環12次，能夠產生約5.5馬力的動力。
儘管不如水車和風車的動力強大，但是它可以在任何時間和任何地點工作。人們從此可以自如地運用動力，擺脫自然界反覆無常的控制。新專利法鼓勵發明家對早期原始的設計進行改進——幾十年內紐科門發動機的功率達到了75馬力。
紐科門發動機是製造業和運輸業改革的核心，它永遠地改變了世界經濟增長的路線，然而，它在經濟上是不可行的。這種設計要求整個汽缸交替加熱和冷卻，這本身就是低效的，由於是大氣發動機，因此活塞表面受到每平方英寸14.7磅壓力的限制。該發動機需要消耗大量的煤炭，只能用於煤礦的運送，且只能用於燃料充足的地區。
由於這些局限性，紐科門發動機仍然屬於藝術品，在發明後的幾十年中，它的實際應用較少。據1769年關於蒸汽機的彙編資料顯示，當時僅有67台蒸汽機。儘管在技術上存在缺陷，然而該蒸汽機是值得頌揚的，隨後幾代的工匠們逐漸對它的動力和燃料利用率進行了改進。
其中的一名工匠就是詹姆斯·瓦特。當瓦特嘗試將自己設計的裝置投入生產時，他遇到了托馬斯·愛迪生在一個多世紀以後將要遇到的相同問題。
發明創造本身就很難，但是對瓦特來說更難的是尋找熟練的工人大批量生產他的發動機，最難的是尋找足夠的資金進行大批量地生產。
一開始，瓦特與他的發明家同伴約翰·羅巴克合作，但是活塞汽缸發動機生產所需的巨額資金，尤其是精細機器生產的昂貴費用使得他們瀕臨破產。
破產後，為了謀生，瓦特找到了一份土木工程師的工作。命運之神再一次眷顧了他，10年後，即1774年，他時來運轉。在倫敦從事常規工作的時候，他遇到了伯明罕的一位工業家馬修·博爾頓博爾頓對瓦特的工作極感興趣。
同年，軍械員約翰·威爾金斯完善了給大炮鑽孔的辦法，而這種辦法正好滿足活塞汽缸發動機所需的公差精度。幾個月內，利用威爾金斯提供的精密配件，瓦特和博爾頓發明了符合工業尺寸的蒸汽機。為了對威爾金斯提供汽缸這一行為給予回報，他們將第一台發動機給了他，並為他的鼓風爐安裝了通風設備。
19世紀和20世紀之交，人類已經決然地擺脫了人力、水力和風力所帶來的限制。一個人操作一台工廠機器或落煤風鎬所生產的產量也許是前人的幾十倍甚至上百倍。輪船也不再受到自然變化的控制。更重要的是，這種產生大量機械動力的新能力鼓勵人們發明以前不可想像的東西。其中的兩項發明，即鐵路機車和發電機，將從根本上改變人類的生活，並在這個過程中破解了全球繁榮的最後一個難題。
生產力所帶來的速度
豐富多彩的消費品如果不能在各地有效流通，那麼它的價值就微乎其微。衣服、食品和電器，無論其生產過程如何高效，在流通過程中，一旦不能將它們廉價和快速地運送至消費者手中，其價格仍然會高得讓人望而卻步。
這就是工業革命前半期所發生的情況。在1821年年末，當英國作家李希·亨特全家動身去義大利的時候，由於暴風雨不斷，兩個月以後他們仍然未能離開英國海岸，直到次年7月他們才到達利沃諾。
在同一時期，陸上旅行雖然比海上旅行要安全和舒適，但是也好不了多少。直到1820年，英國的公路搶劫還是很常見的。在歐洲大陸上，情況更糟。法國的商船通常需要安全警衛，而在義大利公路搶劫並不少見。在蒸汽機出現以前，歐洲大陸的旅行者通常需要攜帶武器。
海上旅行比陸上旅行風險要高，但是在蒸汽動力發明以前，儘管陸上的路線可以直達，但是海上旅行更為便宜。在鐵路旅行出現之後的幾十年中，從倫敦到愛丁堡的海路仍然比陸路要便宜。
18世紀的交通方面也不是沒有進步可言。從古代以來，統治者家已經開鑿運河以提供內陸航行，雖然速度較慢，但是價格也不高技術的發展極大地提高了燃料的需求。將大量的煤從偏遠的煤礦運送出來，本身就成為不小的挑戰。
1767年，布里奇沃待公想到了一個主意，即在他位於沃斯利和3英里以外的朗科恩紡織廠之間開一條運河，並沿用至今。在隨後的20年中，英國人開鑿的運河長達1000多英里。
運河的開鑿是一項偉大的工程，而聯邦政府認為這項計劃安排得有些草率，因此不給予支持。於是當地政客、紐約行政長官德·威特·柯林頓請紐約市政府支持發行大量債券，為運河開鑿所需資金進行融資。
當今的自由主義者忘記了，在不發達的國家(正如19世紀初期的美國)，很少有人願意把錢借給私人資本家，國家通常是唯一能夠以合理的利率籌集資本的一方。
在世界各大洋中，帆船都沒有輕易向蒸汽船屈服。茹弗魯瓦·達班斯侯爵在1787年建造了第-艘槳輪汽船，一個多世紀以後，帆船仍然在競爭中保持勝利。實際上，競爭的壓力激勵帆船技術的改進，這種改進幾乎與蒸汽動力的改進一樣，也是非常引人注目的。
19世紀的快速船可以裝載重達幾千噸的貨物，且行進速度可以達到 20 海里每小時。直到 19世紀末蒸汽船才在遠洋運輸中占據主導地位。
蒸汽運輸時代的到來平衡了美國和英國在價格與工資上的差異。1870年，倫教牛肉的價格比辛辛那提高出93%；到了1913年差價降至18%。1870-1913年，美國的地租提高了171%,而英國的地租下降了50%，伴隨地租下降的是英國土地價格同樣顯著下降。
這兩個國家不僅在商品價格、土地價格和土地地租上達到了平衡，他們的實際工資也實現了平衡。這不僅僅是美國食品價格低廉的結果，也是英國工人移民能力提高的結果。
英國工人移民能力的提高使得本國勞動力市場吃緊，最後，由於通信和交通的改善，英國的資本可以選擇利潤更高的海外投資方案，它的投資回報率也得到提高。
現在，當我們談到「全球經濟」時，我們指的是這樣一種世界，工資、商品和製成品的價格在國家間趨於一致。19世紀後半葉，蒸汽動力能夠將大量的商品和人員運送至世界各地，至此，人們朝著「全球經濟」的方向邁出了一大步。