在火车发明之前，人类最好的交通运输工具主要是马车。但马车车速较慢，不适宜长途跋涉。人们早就希望能用一种跑得很快的机器来代替动物的奔跑。直到18世纪工业革命后，英国才出现了这种新型运输工具——蒸汽火车。蒸汽火车的发明者是英国的工程师乔治·史蒂芬孙。
史蒂芬孙小时候家里很穷，父亲在一个叫基林沃斯的煤矿当工人。工作地点与他们家距离较近，小史蒂芬孙便承担了每天给父亲送饭的任务。每次去送饭，都看到父亲辛辛苦苦拉着煤从一片漆黑的矿洞里艰难地走出来，史蒂芬孙的心都要碎了。他多么希望能帮助父亲，使父亲不致如此劳累啊。
迫于生计，14岁时史蒂芬孙也到了父亲工作的煤矿里当学徒。刚开始时，他也和父亲一道运煤，几年后便被派去管理矿上那台抽水机。当时的抽水机是用纽可门蒸汽机带动的。对这种机器十分着迷的史蒂芬孙好奇地想：为什么没人搬运，水能自己从低处跑向高处呢？为了探索这些机器内部结构的奥秘，他经常一个人蹲在那儿仔细地观察机器的构造。他还将父亲给他的那只大怀表变卖，作为学费，每天晚上跑到十几里外的一个夜校去学数学、物理。
渐渐地，史蒂芬孙对蒸汽机的构造了如指掌。于是，他很快便成为矿上的技术能手。矿上有几台闲置多年不用的蒸汽机经他修理后，也转动起来了。这更坚定了他刻苦学习、钻研的信念。
一天，一辆运煤的马车突然损坏，后面的十几辆马车因道路被挡了也只好停下，不能前行。矿头儿见了非常生气地对那辆马车的车夫说：“如果你不赶快修好，耽误了大家运煤的工夫，就让你离开这儿！”史蒂芬孙立刻赶到马车旁帮助修理，尽管只用了十几分钟就修好了，但那个马车夫仍然被矿头儿解雇了。这件事情，在史蒂芬孙心里引起了很大的震动，使他的内心久久不能平静。一天，他看着旋转的机器轮子，看着看着，脑海中那个马车轮子也跟着飞转起来。这触发了他的灵感：能不能用蒸汽机带动马车轮子的转动呢？于是，他开始尝试把蒸汽机安装在运煤车上。
1804年，英国工程师查理·特里维雪克发明了第一辆单缸蒸汽机车，牵引着5节车厢，以每小时8公里的速度在轨道上行驶。由于当时使用煤炭或木炭生火做燃料，所以叫做“火车”。其设想与史蒂芬孙的想法几乎一样，史蒂芬孙受到了很大的鼓舞。
1807年，特里维雪克又设计制造出世界上第一列载客火车“看谁能捉到我”号。这列火车在伦敦展览会上表演后，由于设计方面的问题，在运行中出轨，就停止使用了。1810年，史蒂芬孙开始着手改进蒸汽机车的性能。1813年制造出了“布卢彻”机车。这辆车能拖30吨货物，每小时可以行驶六七公里。但此车不但行驶时摇晃得厉害，而且发动时，发出像怪物似的叫声，常将附近农场的牛羊吓得惊惶失措，拼命地狂奔乱跑。农场主们非常生气，扬言如果史蒂芬孙再发动他的机器，他们就会毫不客气地把它掀翻。当地的农民也忍受不了，警告他说：如果他再不解决这噪音，就把他的车砸毁。
史蒂芬孙毫不气馁，为了减小噪音，他尝试把喷出的蒸汽用管子引到烟筒里。没想到，这样不仅声音变小，而且气流循环得更好，煤火烧得更旺，牵引力猛增。史蒂芬孙利用这一关键性的发现，重新改进自己设计的机车。后来，为了减小震动，他又在车轴上安装了许多减震弹簧和其他附加部件，增强了机车的安全性，也保护了路轨。这个新设计使蒸汽机车进入实用阶段。这就是我们现在所说的火车。
多次的失败和挫折孕育了成功。1814年，史蒂芬孙终于制造出一辆适合煤矿使用的蒸汽运煤车。车上有两个气缸，还装有一个巨大的飞轮，利用飞轮的惯性帮助车轮转动，牵引30吨的货物爬坡。之后，史蒂芬孙有了个更伟大的想法：他要制造更大型的蒸汽机车，可以代替当时的马车而成为最优秀的运输工具。1825年，史蒂芬孙经过多次设计和改进，制造出了世界上第一台客货两用蒸汽机车——“动力”号，并于当年9月27日在英国托克顿与达林顿之间开设了第一条铁路运输线，这辆机车载重可达90吨，载客400人，最大时速为24公里，共牵引了12节车厢，其中，6节车厢坐满了参观的客人，其余车厢都装着煤和其他货物。为了向人们展示这辆车的先进之处，他同时叫人驾驶一辆当时最好的马车与他的蒸汽机车比赛，结果他的蒸汽机车把马车远远地抛在了后面。这件事轰动了不列颠和全世界，人类从此进入了“火车时代”。
