在火車發明之前，人類最好的交通運輸工具主要是馬車。但馬車車速較慢，不適宜長途跋涉。人們早就希望能用一種跑得很快的機器來代替動物的奔跑。直到18世紀工業革命後，英國才出現了這種新型運輸工具——蒸汽火車。蒸汽火車的發明者是英國的工程師喬治·史蒂芬孫。
史蒂芬孫小時候家裏很窮，父親在一個叫基林沃斯的煤礦當工人。工作地點與他們家距離較近，小史蒂芬孫便承擔了每天給父親送飯的任務。每次去送飯，都看到父親辛辛苦苦拉著煤從一片漆黑的礦洞裏艱難地走出來，史蒂芬孫的心都要碎了。他多麼希望能幫助父親，使父親不致如此勞累啊。
迫於生計，14歲時史蒂芬孫也到了父親工作的煤礦裏當學徒。剛開始時，他也和父親一道運煤，幾年後便被派去管理礦上那台抽水機。當時的抽水機是用紐可門蒸汽機帶動的。對這種機器十分著迷的史蒂芬孫好奇地想：為什麼沒人搬運，水能自己從低處跑向高處呢？為了探索這些機器內部結構的奧秘，他經常一個人蹲在那兒仔細地觀察機器的構造。他還將父親給他的那隻大懷表變賣，作為學費，每天晚上跑到十幾裏外的一個夜校去學數學、物理。
漸漸地，史蒂芬孫對蒸汽機的構造了如指掌。於是，他很快便成為礦上的技術能手。礦上有幾台閑置多年不用的蒸汽機經他修理後，也轉動起來了。這更堅定了他刻苦學習、鑽研的信念。
一天，一輛運煤的馬車突然損壞，後麵的十幾輛馬車因道路被擋了也隻好停下，不能前行。礦頭兒見了非常生氣地對那輛馬車的車夫說：“如果你不趕快修好，耽誤了大家運煤的工夫，就讓你離開這兒！”史蒂芬孫立刻趕到馬車旁幫助修理，盡管隻用了十幾分鍾就修好了，但那個馬車夫仍然被礦頭兒解雇了。這件事情，在史蒂芬孫心裏引起了很大的震動，使他的內心久久不能平靜。一天，他看著旋轉的機器輪子，看著看著，腦海中那個馬車輪子也跟著飛轉起來。這觸發了他的靈感：能不能用蒸汽機帶動馬車輪子的轉動呢？於是，他開始嚐試把蒸汽機安裝在運煤車上。
1804年，英國工程師查理·特裏維雪克發明了第一輛單缸蒸汽機車，牽引著5節車廂，以每小時8公裏的速度在軌道上行駛。由於當時使用煤炭或木炭生火做燃料，所以叫做“火車”。其設想與史蒂芬孫的想法幾乎一樣，史蒂芬孫受到了很大的鼓舞。
1807年，特裏維雪克又設計製造出世界上第一列載客火車“看誰能捉到我”號。這列火車在倫敦展覽會上表演後，由於設計方麵的問題，在運行中出軌，就停止使用了。1810年，史蒂芬孫開始著手改進蒸汽機車的性能。1813年製造出了“布盧徹”機車。這輛車能拖30噸貨物，每小時可以行駛六七公裏。但此車不但行駛時搖晃得厲害，而且發動時，發出像怪物似的叫聲，常將附近農場的牛羊嚇得驚惶失措，拚命地狂奔亂跑。農場主們非常生氣，揚言如果史蒂芬孫再發動他的機器，他們就會毫不客氣地把它掀翻。當地的農民也忍受不了，警告他說：如果他再不解決這噪音，就把他的車砸毀。
史蒂芬孫毫不氣餒，為了減小噪音，他嚐試把噴出的蒸汽用管子引到煙筒裏。沒想到，這樣不僅聲音變小，而且氣流循環得更好，煤火燒得更旺，牽引力猛增。史蒂芬孫利用這一關鍵性的發現，重新改進自己設計的機車。後來，為了減小震動，他又在車軸上安裝了許多減震彈簧和其他附加部件，增強了機車的安全性，也保護了路軌。這個新設計使蒸汽機車進入實用階段。這就是我們現在所說的火車。
多次的失敗和挫折孕育了成功。1814年，史蒂芬孫終於製造出一輛適合煤礦使用的蒸汽運煤車。車上有兩個氣缸，還裝有一個巨大的飛輪，利用飛輪的慣性幫助車輪轉動，牽引30噸的貨物爬坡。之後，史蒂芬孫有了個更偉大的想法：他要製造更大型的蒸汽機車，可以代替當時的馬車而成為最優秀的運輸工具。1825年，史蒂芬孫經過多次設計和改進，製造出了世界上第一台客貨兩用蒸汽機車——“動力”號，並於當年9月27日在英國托克頓與達林頓之間開設了第一條鐵路運輸線，這輛機車載重可達90噸，載客400人，最大時速為24公裏，共牽引了12節車廂，其中，6節車廂坐滿了參觀的客人，其餘車廂都裝著煤和其他貨物。為了向人們展示這輛車的先進之處，他同時叫人駕駛一輛當時最好的馬車與他的蒸汽機車比賽，結果他的蒸汽機車把馬車遠遠地拋在了後麵。這件事轟動了不列顛和全世界，人類從此進入了“火車時代”。