蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往複式動力機械。蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命。直到20世紀初，它仍然是世界上最重要的原動機，後來才逐漸讓位於內燃機和汽輪機等。
世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞曆山大港的希羅1世紀發明的。不過它隻不過是一個玩具而已，沒有實用價值。約1679年法國物理學家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型。其後，各國科學家都參與進來。1769年英國人詹姆斯·瓦特成功地製造出了早期的工業蒸汽機。瓦特雖不是蒸汽機的發明者，在他之前，早就出現了蒸汽機，即紐科門蒸汽機，但它的耗煤量大、效率低。但瓦特運用科學理論，逐漸發現了這種蒸汽機的毛病所在。1765~1790年，他進行了一係列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連杆機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多，最終發明出了現代意義上的蒸汽機。
瓦特蒸汽機自18世紀晚期起，蒸汽機不僅在采礦業中得到廣泛應用，在冶煉、紡織、機器製造等行業中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產量在20多年內（1766~1789年）增長了5倍，為市場提供了大量消費商品，加速了資金的積累，並對運輸業提出了迫切要求。
在船舶上采用蒸汽機作為推進動力的實驗始於1776年，經過不斷改進，至1807年，美國的富爾頓製成了第一艘實用的蒸汽機船“克萊蒙”號。此後，蒸汽機在船舶上作為推進動力曆百餘年之久。
1800年，英國的特裏維西克設計了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機。1803年，他把它用來推動在一條環形軌道上開動的機車，找來喜歡新奇玩意兒的人乘坐，向他們收費，這就是機車的雛形。英國的史蒂芬孫將機車不斷改進，於1829年創造了“火箭”號蒸汽機車，該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂，時速達46千米，引起了各國的重視，開創了鐵路時代。
蒸汽機的發展在20世紀初達到了頂峰。它具有可變速、可逆轉、運行可靠、製造和維修方便等優點，因此被廣泛用於電站、工廠、機車和船舶等各個領域中，特別在軍艦上成了當時唯一的原動機。
簡單蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連杆機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成，汽缸和底座是靜止部分。從鍋爐來的新蒸汽，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控製交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。
蒸汽機的出現和改進促進了社會經濟的發展，但同時經濟的發展反過來又向蒸汽機提出了更高的要求，如要求蒸汽機功率大、效率高、重量輕、尺寸小等。盡管人們對蒸汽機作過許多改進，不斷擴大它的使用範圍和改善它的性能，但是隨著汽輪機和內燃機的發展，蒸汽機因存在不可克服的弱點而逐漸衰落。