Poucas invenções foram tão importantes para a história da humanidade como a máquina a vapor. Primeiro dispositivo capaz de transformar o calor em energia mecânica com eficiência suficiente para substituir a tração animal, pode ser considerada uma das grandes responsáveis pela revolução industrial no século XIX.

O primeiro aparelho a sugerir a possibilidade da máquina a vapor está descrito na Pneumática (Sobre o ar), do filósofo Heron de Alexandria (c.130 a.C.). Sua eolípila, embora rudimentar, aplicava os mesmos princípios da máquina a vapor atual. Apesar dessas referências remotas, a construção de uma máquina capaz de funcionar por si mesma durante um período de tempo considerável só ocorreu no século XVII. Em 1698, na Inglaterra, o capitão Thomas Savery apresentou um dos primeiros modelos bem-sucedidos de máquina a vapor para extrair água das minas. Em 1705, deu-se um passo adiante com a máquina de Thomas Newcomen - primeira a utilizar cilindro e êmbolo - , aperfeiçoada por Henry Beighton e John Smeaton.

Em 1763, James Watt, ao consertar um modelo da máquina de Newcomen, na Universidade de Glasgow, acabou por inventar seu próprio tipo, patenteado em 1769 e 1781, correspondente à máquina a vapor moderna. Em 1782, Watt patenteou novo modelo, uma máquina rotativa de ação dupla, que pela primeira vez permitiu o aproveitamento do vapor para impulsionar toda espécie de mecanismo. Criou-se assim o sistema das fábricas e acelerou-se a revolução industrial.

A máquina a vapor utiliza material combustível, como o carvão, para obter vapor d'água, que é mantido sob pressão e tem sua força utilizada para pôr em movimento um êmbolo ou pistão. Em quase todas as máquinas a vapor, o movimento retilíneo alternado do êmbolo se transforma em circular contínuo do eixo motor mediante um mecanismo biela-manivela, muito visível e característico nas antigas locomotivas por estar articulado diretamente sobre as rodas.

As máquinas a vapor experimentaram transformações radicais. Inventaram-se os mais variados tipos de disposição e quantidade de cilindros, incluindo pistões fixos com cilindros oscilantes ou rotativos. Durante anos foram insubstituíveis nas grandes indústrias, assim como no transporte marítimo e ferroviário.

Alguns automóveis a vapor chegaram a ser construídos, mas essas máquinas têm o inconveniente do excesso de peso e exigem abundante produção de vapor numa caldeira em que é difícil manter a combustão.

Posteriormente, os motores de combustão interna, como os diesel, passaram a ser os mais aplicados industrialmente. O vapor passou a ser usado em poucos casos, como nas turbinas de alta velocidade das Centrais Termoelétricas.