Η ατμομηχανή είναι μια από τις σημαντικότερες εφευρέσεις στην τεχνολογική ανάπτυξη της ανθρωπότητας. Ενώ πολλά υποτυπώδη σχέδια έχουν επινοηθεί τα τελευταία 2000 και πλέον χρόνια, ο Άγγλος εφευρέτης Thomas Savery πιστώνεται με την κατασκευή της πρώτης λειτουργικής ατμομηχανής το 1698. Οι επακόλουθες βελτιώσεις οδήγησαν σε ασφαλέστερους και ισχυρότερους κινητήρες κατά τη διάρκεια του 18ου αιώνα, και Τα πρώτα ποταμόπλοια και ατμομηχανές που κινούνταν με ατμομηχανές εμφανίστηκαν στις αρχές του 1800ου αιώνα. Αυτές οι μηχανές ήταν απαραίτητες για την έναρξη της Βιομηχανικής Επανάστασης και τις επακόλουθες αλλαγές στον πολιτισμό.
Η παλαιότερη γνωστή ατμοκίνητη συσκευή αναπτύχθηκε από έναν Έλληνα μηχανικό γνωστό ως Ήρωα — ή Ήρων — της Αλεξάνδρειας τον 1ο αιώνα μ.Χ. Η εφεύρεση του Ήρωα ονομαζόταν aeolipile και ήταν ουσιαστικά μια σφαίρα γεμάτη νερό με δύο ακροφύσια στις αντίθετες πλευρές. Όταν τοποθετούνταν πάνω από μια πηγή θερμότητας, το νερό θα μετατρεπόταν σε ατμό που στη συνέχεια εξαναγκαζόταν να βγει από τα ακροφύσια και να προκαλούσε την περιστροφή του αιολίθου. Υπάρχουν γραπτές ενδείξεις για επακόλουθες ατμοπροωθούμενες συσκευές σε μεσαιωνικές εκκλησίες, αλλά η σοβαρή ανάπτυξη δεν ξεκίνησε ξανά παρά τον 16ο και 17ο αιώνα, όταν οι Ευρωπαίοι ερευνητές άρχισαν να διερευνούν πληρέστερα τις ιδιότητες του ατμού.
Καθ ‘όλη τη δεκαετία του 1600, η έννοια των ατμοκίνητων συσκευών βελτιώθηκε με προόδους όπως έμβολα και ξεχωριστοί λέβητες. Μερικοί ιστορικοί αποδίδουν στον Έντουαρντ Σόμερσετ, τον δεύτερο Μαρκήσιο του Γούστερ, την ανάπτυξη της πρώτης ατμομηχανής — σε μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να αντλεί νερό σε ένα κάστρο. Αρκετοί άλλοι ερευνητές εργάζονταν σε μηχανές που σχετίζονται με τον ατμό μέχρι τα τέλη του 17ου αιώνα, όταν ο Savery παρουσίασε την πρώτη ατμομηχανή ικανή να λειτουργεί σε βιομηχανική χωρητικότητα.
Ο κινητήρας του Savery σχεδιάστηκε για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα της απομάκρυνσης νερού από βαθιά ορυχεία στην Αγγλία. Ενώ δεν είχε ορισμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας, ο κινητήρας του Savery τέθηκε σε λειτουργία αντλώντας νερό από ορυχεία και αργότερα χρησιμοποιήθηκε για εργασίες όπως η τροφοδοσία μύλου και η άντληση νερού σε κατοικημένες περιοχές. Αυτή η πρώτη ατμομηχανή δεν ήταν αρκετά ασφαλής ή αποτελεσματική για ευρεία χρήση και η ιδέα συνέχισε να βελτιώνεται μετά το θάνατό του.
Μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα, είχαν γίνει αρκετές βελτιώσεις στον σχεδιασμό της ατμομηχανής. Δύο από τις πιο σημαντικές εξελίξεις ήταν οι κινητήρες Newcomen και Watt, οι οποίοι επέτρεψαν την ευρεία εφαρμογή συσκευών με ατμό. Αν και τροποποιήθηκε ελαφρώς, η σχεδίαση του Watt ήταν η πρώτη ατμομηχανή που χρησιμοποιήθηκε για να τροφοδοτήσει τα ατμόπλοια του William Symington και του Robert Fulton. Οι πρώτες ατμομηχανές αναπτύχθηκαν επίσης εκείνη την περίοδο και οδήγησαν σε πολύ πιο γρήγορα και αποτελεσματικά ταξίδια και μεταφορές.