Già nel 200 a.C. le potenzialità del vapore erano ben conosciute. Erone di Alessandria, ad esempio, matematico fisico ed ingegnere greco, fu l’ideatore di una turbina a vapore, l’eolipila, con la quale volle evidenziare la forza motrice del vapore acqueo. Tale apparato è fondamentalmente costituito da un arganello idraulico dotato di beccucci orientati nello stesso senso da cui fuoriesce vapore anziché acqua e funziona ruotando in senso inverso rispetto a quello di fuoriuscita del vapore, secondo il principio di azione e reazione che muove ancora oggi le turbine a reazione delle centrali termoelettriche.

A partire dal XV secolo, diversi uomini di scienza si cimentarono nella costruzione di macchine in grado di compiere lavoro sfruttando la potenza del vapore

Con Leonardo da Vinci si approdò a conoscenze circa la forza motrice del vapore fino a quel momento ignorate; la dimostrò con l’"Archituono": una grande pentola piena di acqua che, dopo qualche ora passata sul fuoco, esplodeva in mille pezzi.

Anche Giambattista dalla Porta, nel 1606, creò un apparecchio molto semplice che faceva uscire dell’acqua da un recipiente grazie alla sola forza del vapore.

Con la diffusione delle armi da fuoco, avvenuta verso la fine del XVI secolo, vennero costruite macchine in grado di macinare i minerali necessari alla preparazione della polvere da sparo, come la turbina a vapore ideata da Giovanni Branca nel 1629.

Dimostrata la quantità di pressione esercitata dall’aria atmosferica, equivalente 1,033 kg per 2 cm, grazie all’esperimento di Evangelista Torricelli nel 1643, cominciarono ad essere sfruttate anche le grandi forze messe in gioco dalla pressione atmosferica; nel 1650, Otto von Guericke costruì i famosi "emisferi di Magdeburgo".

Nel 1681, In Inghilterra, il francese Denis Papin, sotto la protezione dello scienziato R. Boyle, ideò la prima pentola a pressione, la cui peculiare caratteristica fu quella di funzionare a vapore e di avere una valvola di sicurezza di cuoio. Il principio base del funzionamento della locomotiva a vapore fu quindi noto. Nel 1690, Papin brevettò il "digestore", una pentola a vapore migliorata rispetto alla precedente.