1814年7月英国发明家G.斯蒂芬森造出他的机车，被誉为成功的机车。后来主要由G.斯蒂芬森之子R.斯蒂芬森设计建造的“火箭”号蒸汽机车（见彩图）于1829年10月参加蒸汽机车比赛，以运行可靠、速度最快得奖。比赛时时速为47公里。“火箭”号机车采用卧式多烟管锅炉，传热面积大，生成蒸汽快，锅胴与火箱拼接在一起，锅炉蒸汽压力为0.345兆帕（3.5千克力/厘米2）；有两个与水平线成35°角斜装于锅炉两后侧的汽缸；有一对装于机车前部的动轮，动轮车轴左右各装一曲拐，互成直角，使机车动轮曲拐停在任何位置均能起动，轴列式为 0-1-1。乏汽从烟筒喷出，以诱导通风，促进燃烧。其后，四方、大连、唐山、大同等机车车辆厂陆续生产了近万台蒸汽机车。“火箭”号重4吨,能牵引装载重量三倍于机车自重的车厢。这是初具现代蒸汽机车基本构造特征的蒸汽机车。1830年R.斯蒂芬森又造出“行星”号机车，将卧式锅炉的内外火箱和烟箱制成一整体，这种形式的锅炉后称为机车式锅炉。“行星”号机车的两个汽缸装于锅炉前端的烟箱下部车架内侧水平位置，称为内汽缸式机车，只有一对动轮,装在后部，轴列式为1-1-0。运行时上下颠抖减轻。蒸汽机车的基本构造形式除广泛采用外汽缸式（汽缸装于车架前端两外侧）外，迄今无多大变化。

                                              蒸汽机车按轴式排列分

 即将机车的导轴、动轴和从轴的数量用三个阿拉伯数字依次来表示。我国主型蒸汽机车轴式排列为：1-5-1(前进型) 1-4-1(建设型;解放型) 2-3-1(人民型、胜利型) 胜利1-3-1(跃进型) 前进型又分为四轴煤水车和六轴煤水车两种

 适应于牵引旅客列车的机车适应于牵引旅客列车的机车

 客运机车

 对客运机车的要求是，能高速运行，通过曲线时运行平稳。因此，这种机车的动轮直径较大，并在动轮前方设有二轴导轮转向架。

 货运机车

 适应于牵引货车的机车

 对货物列车的主要要求是，能够以普通的速度牵引较重的列车。因此，这种机车一般动轮较多，动轮直径比客运机车的小，汽缸直径较大，具有较大的牵引力和粘着重量。为了使机车易于安全通过曲线，一般均装有单轴导轮转向架。（如前进型蒸汽机车）

 调车机车

 对调车机车的要求是，便于通过道岔及半径较小的曲线以及有足够的牵引力，司机室的设置须便于撩望。因此，这种机车的车身较短，动轮直径较小。我国没有专门类型的蒸汽调车机车，一般是使用旧型货运机车来代替。

蒸汽机车是蒸汽机在交通工具上运用的范例。蒸汽机是靠蒸汽的膨胀作用来作功的，蒸汽机车的工作原理也不例外。当司炉把煤填入炉膛时，煤在燃烧过程中，它蕴藏的化学能就转换成热能，把机车锅 炉中的水加热、汽化，形成400℃以上的过热蒸汽，再进入蒸汽机膨胀作功，推动汽机活塞往复运动，活塞通过连杆、摇杆，将往复直线运动变为轮转圆周运动，带动机车动轮旋转，从而牵引列车前进。机车轴式1-5-1,当计算供汽率为70千克/米·小时时，机车轮周功率为2960马力，但锅炉蒸发量不能满足运行的需要，仅生产了40多台。因此蒸汽机车必须具备锅炉、汽机和走行三个基本部分。