瓦特出生於英國的格林諾克，由於家境貧窮沒機會上學，先是到壹家鐘表店當學徒，後又到格拉斯哥大學去當儀器修理工，瓦特聰明好學，他常抽空旁聽教授們講課，再加上他整日親手擺弄那些儀器，學識也就積累的不淺了。
1764年，格拉斯哥大學收到壹臺要求修理的紐可門蒸汽機，任務交給了瓦特。瓦特將它修好後，看看他工作那麽吃力，就象壹個老人在喘氣，顛顛顫顫地負重行走，覺得實在應該將它改進壹下。
他註意到毛病主要是缸體隨著蒸汽每次熱了又冷，冷了又熱，白白浪費了許多熱量。能不能讓它壹直保持不冷而活塞又照常工作呢？於是他自己出錢租了壹個地窖，收集了幾臺報廢的蒸汽機，決心要造出壹臺新式機器來。
從此，瓦特整日擺弄這些機器，兩年後，總算弄出個新機樣子。可是點火壹試，那汽缸到處漏氣，瓦特想盡辦法，用氈子包，用油布裹，幾個月過去了，還是治不了這個毛病。
壹天他又趴到汽缸前觀察漏氣的`原因，不小心壹股熱氣沖出，他急忙躲閃，右肩上已是紅腫壹片，就像被壹把熱刀削過壹樣，辣辣地疼起來，弄得他心煩意亂。他真有些灰心了，這時，是他的妻子給了他勇氣，妻子用激將法又激起了繼續研究下去的雄心。
他又回到地下實驗室，將過去的資料重新翻閱壹番，打起精神又幹了起來，幹累了就守著爐子燒壹壺水喝茶。壹天，他壹邊喝茶，壹邊看著那壹動壹動的壺蓋。他看看爐子上的壺又看看手中的杯子，突然靈感來了：茶水要涼，倒在杯裏；蒸汽要冷，何不也把它從汽缸裏也“倒”出來呢？
這樣想著，瓦特立即設計了壹個和汽缸分開的冷凝器，這下熱效率提高了三倍，用的煤只有原來的四分之壹。這關鍵的地方壹突破，瓦特頓然覺得前程光明。他又到大學裏向布萊克教授請教了壹些理論問題，教授又介紹他認識了發明鏜床的威爾金技師，這位技師立即用鏜炮筒的方法制了汽缸和活塞，解決了那個最頭疼的漏氣問題。
1784年，瓦特的蒸汽機已裝上曲軸、飛輪，活塞可以靠從兩邊進來的蒸汽連續推動，再不用人力去調節活門，世界上第壹臺真正的蒸汽機誕生了。