斯蒂芬孫14歲就到英國一家煤礦工作，沒過幾年就成了技術能手。
一天，一輛運煤馬車突然壞了，十幾輛馬車被堵在那裏。煤礦把頭狠狠地把趕馬車的小夥子訓斥了一頓。斯蒂芬孫急忙幫小夥子把馬車修好了。
這件事對心地善良的斯蒂芬孫觸動很大。這天，他坐在機器旁，看著旋轉的機器輪子，腦海裏那個馬車的輪子居然跟著轉動了起來。這時，他產生了一個大膽的設想：“能不能用蒸汽機帶動車輪轉動，製造出蒸汽機車呢？”
斯蒂芬孫開始了艱難的實驗。他按照修理的一台舊蒸汽機的大小和輪子轉動情況，設計製作車盤、車輪，進行組合、安裝。經過反複的實驗，終於使蒸汽機帶動車輪轉動了，但在地上會陷在泥土裏。
後來，他又鋪上了木製的軌道，蒸汽機車於1814年問世了，但還有噪聲大、震動大等問題。
斯蒂芬孫並不滿足已有的成就，他堅持不懈地對蒸汽機車進行改進，並把木軌改為鐵軌。曆時11年的時間，他在1825年製成了世界上第一輛蒸汽機車——“旅行號”。