瓦特高興得馬上著手實驗新的模型，直至新的模型也試驗成功。
“這樣準沒有問題了，馬上去申請專利吧！”
瓦特就在那年的8月，到倫敦去申請專利。
之後，到了1769年初，瓦特的蒸汽機的專利才被批準下來。
那時瓦特已經33歲了，從最初開始實驗起，足足費了將近10年的悠長歲月，這10年間，瓦特忍受經濟上的壓力，承受著生活上的困苦，碰到了許多困難和挫折挫折（cuò）：失敗；失利。，但是他並不氣餒，因為他深深地知道，這種新機器將是偉大而有用的發明。
他決定在羅伯克的一所大房子裏進行新機器的改進和製造。那座房子位於山穀中的小河邊，用水方便，而且不被人注意。
1769年9月，花了6個月的時間，好不容易才把第一台機器完成了。
但瓦特的第一台蒸汽機並不成功。
凝結器的作用不大好，加倫鐵工廠所造的汽筒，也因鑄（zhù）造不良，根本就不能使用。最大的困難在於保持活塞的緊密，瓦特把軟木、油布、麻布、舊帽子、牛皮紙，統統用來包紮活塞，但是蒸汽照樣漏出來，那些辦法一點用處也沒有。
瓦特十分灰心。
他的朋友魯賓遜寫信來鼓勵他：“這次的失敗，過錯並不在你的發明，這完全是工廠的製造技術太差的緣故。隻要有可靠的工人，一定會成功的。”瓦特這才鼓起勇氣，打算重新開始。
而這時，支持他的羅伯克卻因做生意賠了錢，不能再資助他了。發明家陷入了真正的困境。他不得不去從事一些測量師、工程師的工作來維持家庭的生計。偏偏這時候，他的妻子也因生病離開了人世。瓦特墜（zhuì）入了人生的最低穀。但他卻仍然熱心地從事蒸汽機的研究，因為，這才是他的人生目標。
功夫不負有心人，瓦特的艱苦努力終於引起了一個大事業家的注意。他是羅伯克的朋友鮑（bào）爾頓，他接替了羅伯克的位置與瓦特合作，使得瓦特終於有機會再一次製造他的蒸汽機。
過去的紐科門機與其說是蒸汽機，還不如說是氣壓機來得恰當，因為它是借助大氣壓力而轉動的，避免不了漏入空氣的弊（bì）端。
瓦特所發明的機器，完全利用蒸汽的膨脹力，可謂名符其實的蒸汽機。
試驗非常成功，瓦特和鮑爾頓大為滿意，於是就在塞荷製造廠內設了一個製造蒸汽機的車間，準備正式從事蒸汽機的製造。
晚年才有錢
隨著蒸汽機在礦區大量投入使用，新的問題又出現了。
那個時候，礦山業非常不景氣，往往有許多業主買了蒸汽機而付不出錢。鮑爾頓和瓦特不得已，隻好將蒸汽機的價款作為投資，一變而為礦產的股東。
想不到，在事業的成功已趨（qū）於明朗化，蒸汽機的製造，將可能上升為國家事業的時候，正好掀（xiān）起了一種所謂取消專利權的活動。
可是，這卻促使瓦特有了一個新的發明設想。
“瓦特先生，今天想和你商量一件事。”有一天，鮑爾頓這樣說。
“什麼事？請盡管說好了。”
“是關於蒸汽機的事，現在所用的機器隻能做上下運動，有沒有辦法使它成為一種旋轉運動呢？”
“這件事我也一直在考慮，我相信利用曲柄（bǐnɡ）一定能辦得到的。關於這一點，我大致已經設計好了。”
“那麼，就請瓦特先生開始著手這項發明吧！我想，要是能夠成功的話，就能運用到紡織業上，也可以用來推動車子，此外像金屬工業、造紙廠、造酒廠等一般的製造工業方麵都可利用，它的用途實在可推廣到無限呢！”
鮑爾頓到底是個事業家，對於蒸汽機的前途具有一種先見之明。