可是，蒸汽机将永远同詹姆斯·瓦特（James Watt）这个名字联系在一起。瓦特所引进的基本改良是把冷凝器从活塞气缸分离开，使得后者可以保持恒定的高温。这种分离极大地降低了机器对燃料的要求，使得机器几乎可以用于任何一个地方。瓦特拥有创造发明的天分，他为蒸汽机作出了许多进一步的改进，包括蒸汽套、一套传动机构，以及一套并联的动作齿轮。其中，蒸汽套让气缸保持高温；传动机构被称为“行星齿轮”，把大气发动机的往复运动转变为循环运动，这种循环运动是在纺织厂和其他工业应用中所需要的；动作齿轮使得蒸汽交替进入气缸的两端，从而创造一个利用本身横梁末端的推拉动作的双动式发动机。这种双动式膨胀机使用活塞上方的蒸汽，推动活塞下行，但是在活塞移动到中途就切断蒸汽以节约燃料，从而提高了燃料的效率，纽可门发动机的燃烧效率不到1％，而瓦特发动机的效率大约为4.5％。虽然双动式发动机的工作原理自15世纪以来就已经为欧洲人所知，并已经用于泵和风箱当中，但是蒸汽发动机是这个原理到当时为止最为成功的应用（Reti，1970）。乌舍尔（usher，1954，p.354．）把蒸汽膨胀力的利用视为大气发动机和真正蒸汽机之间的分野所在。同样重要的是用来调节发动机速度的“调速器”，这预示了20世纪反馈式伺服机构的出现，后者构成了控制论的基础。调速器由两个球体组成，当操作速度增加时往外推球，拉起附着在蒸汽管里阀门上的连杆。在此以前，相似的自动调速器已经应用在风车上，但是瓦特的发明体现了人们充分控制和全自动化的渴望，这种渴望日益渗透到当时的技术当中。
除了发明上的天赋以外，瓦特的工作还结合这样一种渴望：削减成本，尽量减少磨损以及“从蒸汽机喷出的最后一口蒸汽中榨取最后一滴‘功”’（Cardwell，1972，p.93）。瓦特的工作例证了那种有助于促成工业革命的头脑。令人奇怪的是，瓦特本人以第三人称写了一本自传，他在书中写道：“他的脑海中萦绕着如何制造既便宜又优良的发动机。”除了功能和美观之外，这种对经济价值的探求代表了一千年来欧洲技术理性的发展的顶峰。可是，如果没有技术能力，技术理性没有任何意义，瓦特的机械天赋近乎登峰造极。简而言之，在动力技术史上，比方说，瓦特堪称生物学界的巴斯德（Louis Pasteur，1822—1895，法国化学家、细菌学家）、物理学界的牛顿，或者音乐界的贝多芬。个人的作用确实很重要，但是我们应该铭记在心的是，瓦特是站在以下巨人的肩膀之上的：帕潘、纽可门、约翰·威尔金森（John wilkin—son），以及同伴马修·伯尔顿（Mattew Bouhon）。瓦特和伯尔顿一道组成了一个一流的发明家一企业家团队，威尔金森的新式转孔机为这个团队贡献了极为精确的气缸（Seherer，1984，pp.8—31）。蒸汽机在18世纪的英国成为人们熟悉的一道风景线。据今人估计，18世纪共建造了将近2500台蒸汽机，其中大约30％是由瓦特建造的，是迄今最大的制造者（Kanefsky and。Robey，1980）。蒸汽动力最重要的用户是矿业，到1800年，有828台发动机用于煤矿，209台用于铜矿和铅矿。
瓦特的专利于1800年到期，又出现了一个天才人物投身于建造一种革命性的蒸汽机。瓦特曾觉得，高压发动机（萨弗里提议过）过于危险，不实用。但是在1802年，英国人理查德·特莱维希克（Richard Trevithick）建造了一台发动机，其产生的压力十倍于大气压。与瓦特的发动机相比，这些高压发动机尺寸更小，也更经济。在康沃尔郡的矿中，高压发动机成功地应用在用于排水的横梁式发动机泵中，被称为“康沃尔”发动机。而且，这些发动机可以安放在小船和不用马拉的车子上。马奎斯·德。乔弗洛伊（Mai.quis de Joufflov）于1783年在巴黎以及约翰·菲奇（JohnFitch）和詹姆斯·拉姆赛（james Rumsay）于1787年在美国各自建造了汽船原型。1807年美国人罗伯特·富尔顿（Robert Fulton）使之实用。在十年之内，富尔顿的汽船大都使用了高压发动机，并由奥利弗·伊万斯（oiiver Evans）在美国开创了先河（Hindle，1981，p.55）。与此同时，瓦特的低压固定式发动机也得到了改进，这两种发动机肩并肩地共存于整个19世纪。
在蒸汽动力的发展中，下一步是复合技术，即，同样的蒸汽用在多个气缸中，其中一个是高压气缸。在这些发动机中，蒸汽在高压气缸中被压缩后，被允许进入一个较大的气缸，利用膨胀原理驱动活塞下行。1803年，亚瑟·伍尔夫（Arhm-Woolf）在英国第一次成功地应用了复合式发动机。1885年，约翰·麦克诺特（John McNaught，新造动词“Mcnaughting”即源于此）对复合技术的工作过程加以完善，惟有在此时，复合技术才变得实用。复合发动机的优势在于节省燃料：伍尔夫复合发动机把燃料效率提高到7.5％（比较一下瓦特发动机，其效率是4.5％），柯立斯（corhss）于1878年制造了复杂精致的复合蒸汽机，其热效率超过17％。
虽然有一门学科用公式表示了蒸汽机所依据的原理，但是蒸汽机的成功却先于这门学科的建立。1824，法国人萨蒂·卡诺（Sadi carnot）观察了一台正在运转的蒸汽机，并思索了高压发动机更为优越的原因，然后发展了后来被称为热力学的核心理论。卡诺还断言，“如果今天把英国的蒸汽机拿走，就相当于抢走英国的钢铁和煤炭，枯竭她的财富源泉，毁灭她的繁荣手段，摧毁她的伟大力量”（援引自（cardwell，1972，p.130）。经济史学家们或许对此持有不同意见。对于蒸汽机所作贡献的评定不应该依据蒸汽机所取得的总的成就，而应该依据蒸汽相对次优可选物的边际贡献。
这个次优可选物就是水力，它在1830年的英国依然是一个重要的动力来源。而且在当时的瑞士和新英格兰是占主导地位的动力来源。在1850年以前，蒸汽机相对于水力所获得的额外收益还相当小（won Tunzelmann，1978，pp.285），但是这一点丝毫减损不了那些促成工业革命的人们的成就。实际上，它反而确认了他们的成就。因为蒸汽动力在许多地方的缓慢传播可以由水力效率的改善得到解释。换句话说，在动力技术中，广阔范围的进步正是造成某项具体技术成长相对缓慢的原因。这对于欧洲大陆和新英格兰尤其如此。1750年之后，水力的进步是同人们对水力学理论的理解的持续增进联系在一起的。其中最重要的进步是18世纪50年代约翰·斯密顿（John Smeaton）所发明的中射式水车，这种水车很快在整个不列颠传播开来。中射式水车在水车的顶部和底部之间有一个中间进水口，因而在某种意义上是上射式水车和下射式水车之间的一个折中产物。中射式水车的效率同上射式水车一样，而且具有这样的优点：水轮转动方向同进来的水流方向一致，这使水车可以在涨潮的情况下工作。18世纪80年代，约翰·雷涅（John Rennie）改进了斯密顿的工作。雷涅在中射式水车中引进了滑动盖，使水车能够适应水平面的变化。后来，人们发现，调节轮叶，使进水角度相对水面45度角，就能够进一步提高水车的效率（Daumas and Gille，1979a，p.28）。就像从事蒸汽机的工程师一样，从事“传统”技术的同仁也坚决要从每一滴流动的水中榨取尽可能多的动力。在19世纪，为了减少磨损，人们日益使用钢铁部件来建造水车。斯密顿、雷涅及其同伴是实践型工程师，而不是科学家，其中斯密顿以不信任科学理论著称。这种不信任并非完全用错了地方：科学家直到18世纪50年代才认识到，重力驱动的上射式水车和冲力驱动的下射式水车要应用截然不同的原理。长期以来，实践型工程师虽然缺乏正规的水力学训练，但是他们却持续不断地取得了重要的进步。
在英吉利海峡的另一侧，法国工程师同样成就斐然。1766年，让·查理·波达（Jean charles Borda）是第一个着手处理水力理论问题的人，不过他的工作过于抽象以至于无法直接使用，而且直到1810年之后才得到承认（Reynolds，1979）。让·维克多·庞塞莱（Jearl VictoI-Poncelet）利用波达的思想，对下射式水车进行了修改，建造了著名的庞氏水车（1823年）。这种水车使用弧形轮叶，通过一个倾斜的开口把水送进来。所谓的水柱式发动机或者水压发动机广泛地应用于欧洲大陆，这种发动机把纽可门发动机的思想同水的压力（不是大气压力）巧妙地结合起来。水轮机的发明进一步提升了水力技术。这种思想源自18世纪，由瑞士数学家莱奥哈尔德·欧拉（Ieonhard Euler）首创，他同儿子约翰（Johann）一道向人们展示，通过利用从水车叶片流出的水的力量，水流的全部能量都可以用来做功。这个概念和水车的区别在于，在后者中，水并不相对于戽斗或者叶片移动，而在前者中，动力来自快速流过用以驱动发动机的弧形通道的水。这一思想的实用装置花费了许多工程师（大部分在法国）多年沉闷乏味的工作，法国人本里特·佛尼依（Benrit Ferney）于1837年的成就使之达到了顶峰。涡轮机被引进到新英格兰的纺织工业中，并“使蒸汽动力迟滞了数十年才在该工业占据支配地位”（Rae，1967b，p.338）。到此时，在水力技术上取得的进步是如此令人难忘，以至于有一个历史学家注意到，在理论上以及在很大程度上的实践中，工程师们完全掌握了水力（Cardwell，197l，p.184）。尽管如此，水力的利用仍然受到约束，这种约束与其说来自水车本身，倒不如说是对流域水文地理学缺乏科学的理解，以及缺乏必不可少的降雨量数据（Gordon，1985）。
工业革命是动力技术的时代，其前途肯定看似无量。在工业革命期间，蒸汽机对经济的影响最初也许并不像卡诺所想象的那么大，不过在19世纪后半段，蒸汽动力渗透到西方世界及其他各地的经济生活的方方面面。动力技术同其他发明携手并进，在欧洲和世界其他部分之间“挖开”了一道“鸿沟”，这个暂时性的不平衡使欧洲得以在政治和军事上建立了全球性的统治。
冶金技术
在工业革命以前，冶金是一项经验和实验性的技术，冶金届有才华的业余爱好者和半职业性人士设法解决复杂的化学和物理问题，这些问题困扰着那些从事日常金属加工的人们。他们决心制造出能够更好地以及更廉价地满足他们需求的材料，其成就就是这种决心的纪念碑。在这些材料当中，铁享有至尊地位。就耐用性、功能多样性以及延展性而言，还没有任何足以替代铁的东西。如前所述，中世纪后期见证了铸铁的发展。铸铁的碳含量相对较高，且熔点较低，但是坚硬易碎，因而无法使用铁匠工具加以定形，但是可以浇铸成罐子、炉子和大炮。大多数铁产品，包括机器部件、铁钉、铁锁和工具，都需要在熔炉中定形，由于这些原因而需要熟铁。鼓风炉的出品是生铁，把生铁转变成熟铁的工艺依然是金属工业中的一个主要瓶颈。在18世纪时期，英国对这个问题进行了大量的研究。伍德（wood）兄弟开了先河。他们率先使用了所谓的罐烧法，即，用坩锅或“锅”来加热生铁（Hyde，1977，pp.83—88）。最后，亨利·科特（Henry Cort）于1784年解决了这个问题，他的解决办法巧妙地结合了许多要素，例如，采用煤炭作为燃料的反射炉和使用槽形辊压机对热金属进行轧制。其中，使用煤炭的反射炉在玻璃制造业中已经使用了很长一段时问了。在工业革命时期的许多重大发明中，科特的这种搅炼和轧制工艺具有典型意义，这是因为，对于一个具有重要经济意义的难题，人们探求解决方案的方式是各自为政，从而形成马拉松式的过程，而科特的工作正代表了这种工作方式的顶峰。经过18世纪80年代后期的若干项改进之后，特科的工艺像暴风雨一般占据了英国的冶金界。独立的小型锻炉在此以前还是制造所有熟铁的来源，此后便消失不见，代之以这种更大型的搅炼炉。高品质和廉价的熟铁的供应量获得了引人注目的增长，使铁差不多成为工业革命的建筑单元。
