從1766年開始，瓦特開始艱苦的發明之路，他克服了材料和工藝等方麵的重重困難，曆經3年多的時間，終於在1769年創製出了第一台樣機。這一年，瓦特還因發明冷凝器而獲得了第一項專利。
通過思索，產生了一個設想，有了這種想法，就馬上行動，這便是瓦特成功的關鍵所在。正是他廢寢忘食的研究，正是他堅持不懈的努力，才換來了最後的成就。
4．好奇心，讓他發明了水蒸氣
童年的瓦特對身邊的許多事情都能夠產生濃厚的興趣，即使在別人看來稀鬆平常，他也總能從中看出一些獨特之處。隨著智育的發展，瓦特好奇和鑽研之心也越來越強烈，這就為他以後發明蒸汽機奠定了良好的基礎。
“究竟是什麼東西使壺蓋一直跳動呢？”
“為什麼水一開，壺蓋就會跳動呢？是不是有什麼東西推動著它？”
“原來是水蒸氣在推動壺蓋跳動。”
那時，在瓦特的故鄉的小鎮上，家家戶戶都是用爐火燒水做飯。大家都對這種極為常見的事情不感興趣，但瓦特卻從中看到了一些問題。
一次，瓦特在廚房看到祖母正在燒水。不一會兒，水就開了，並且發出了“哧哧”的聲音，連壺蓋也啪啪作響，還不停地往上跳動著。瓦特感到很奇怪，猜不透是何原因，便問祖母說：“究竟是什麼東西把壺蓋頂了起來呢？”祖母簡單回答了一句：“水開了，就把它頂起來了。”瓦特並不滿足，又追問道：“為什麼水一開，壺蓋就會跳動呢？是不是有什麼東西推動著它？”祖母怎麼會知道這些問題呢？她很不耐煩地說道：“不知道，你一個小孩子刨根問底地問這些問題，有什麼意思呢？”
在祖母那裏，瓦特不僅沒有找到答案，還挨了一頓批評，心裏就覺得很不舒服，可他並沒有灰心。連續幾天，每到祖母燒水時，瓦特都會蹲在火爐旁邊細心觀察。剛開始，壺蓋很安穩，隻要水一開，壺裏的水蒸氣冒了出來，就會推動著壺蓋跳動起來。蒸汽不斷地往上冒著，壺蓋也不停地跳動著，就仿佛是壺裏藏了一個魔術師，在變戲法一樣。隨後，他就將壺蓋揭開並蓋上，蓋上又揭開，反複進行驗證。他還將杯子、調羹遮在了水蒸氣噴出的地方。最後，他終於弄明白了：原來是水蒸氣在推動壺蓋跳動。他心想：水蒸氣的力量真大。誰也沒有想到，就是這一很平常的水蒸氣推動壺蓋跳動的物理現象，為後來瓦特發明蒸汽機創造了很好的條件。
1769年，瓦特將蒸汽機改為了發動力較大的單動式發動機。1782年，瓦特完成了新的蒸汽機的試製工作。他在機器上裝上了聯動裝置，將單式改為旋轉運動，就這樣，完善的蒸汽機發明成功了。
瓦特的一生都充滿著艱苦和鬥爭，他走過的道路是坎坷不平的，但他卻在艱苦和坎坷中為人類造了福，為人類的前進開辟了新的裏程。瓦特尤其重視學習和實踐，正是學習，才豐富了他的智慧；正是實踐，才使他的付出有了豐碩的成果。
5．蒸氣機的發明，讓他揚名海外
瓦特是世界公認的蒸汽機發明家，他的創造精神、超乎常人的才能以及不懈的鑽研都為後人留下了最寶貴的物質和精神財富。瓦特改進、發明的蒸汽機是近代科學和生產的巨大貢獻，有著劃時代的意義，它導致了第一次工業技術革命的興起，極大地推進了社會生產力的發展。
1764年，瓦特的發明獲得了世界第一部高效率蒸汽機——“瓦特蒸汽機”的光榮稱號。很快，瓦特蒸汽機就在采礦、紡織、冶煉和交通運輸等方麵得到了廣泛的應用，在很大程度上推動了英國和整個歐洲的第一次工業革命，使世界進入了偉大的“蒸汽機時代”。
從最初接觸蒸汽技術到蒸汽機研製成功，瓦特走過了20多年的艱難曆程。盡管他多次受到挫折，經曆了失敗，但他仍舊堅持不懈地努力著，終於完成了對紐可門蒸汽機的三次革新，使蒸汽機得到了更為廣泛的應用，成為了改造世界的動力。
1784年，瓦特以帶有飛輪、齒輪聯動裝置和雙向裝置的高壓蒸汽機的綜合組裝，取得了他在革新紐可門蒸汽機過程中的第四項專利。1788年，瓦特發明了節氣閥和離心調速器。1790年，他又發明了汽缸示工器，到此，瓦特完成了蒸汽機發明的全過程。
除此蒸氣機之外，瓦特還取得了一係列其他科學成就。如他引入了第一個功率單位：馬力，為今後的機械理論研究解決了計算難題；他也發明了壓容圖，以圖示的形式將蒸汽壓力如何隨汽缸的有效容積而變動明確表示出來，為今後蒸汽機的進一步發展奠定了理論基礎；他還發明了複寫墨水以及其他一些儀器設備，為當時科學文化和技術的發展做出了不可磨滅的貢獻。
由於瓦特在科學技術方麵做出了巨大的貢獻，因此1785年，他被選為了倫敦皇家協會成員；1806年，被授予了格拉斯哥大學法學博士頭銜；1814年，他又被選為法國科學院外籍院士。
瓦特取得的這一切成就，都是他自己努力奮鬥的結果，如果沒有他堅持不懈的鑽研，也就不會有蒸汽機的發明。