发明不仅是冷血的机器，它背后所反映的，其实是社会关系的崩溃和重建。这句话放在火车上，也同样适用。和历史上绝大多数发明一样，火车的出现并不是一蹴而就，而是一个“让人们慢慢接受整个体系”的过程。
一提及铁路，很多人立刻想到的就是西方工业革命的产物。1814年斯蒂芬孙制作了一台以蒸汽为动力的蒸汽机车，标志着人类机械火车时代的到来。但其实，火车的发明是将古已有之的一个古老技艺搭配上当时最新的技术成果的产物，早在两千年前，希腊就有用马做为动力的轨道车。
据历史学家考证，至少从希腊罗马时期开始，就有关于“沿着固定轨道行进的车辆记载”。那时的人们用四轮马车来承载重物，这些马车配备有带凸轮缘的车轮，通过马力拉车使轮子沿着石板路的凹槽里行驶。不过，这项技术在中世纪就失传了，直到16世纪末，沿着轨道前进的车辆才再次被用于在煤矿中运输煤炭。当时，这些车辆的轮子和轨道已经用木头包着铁皮来制作了。
1775年，当时道路状况不佳，乘客坐在设备简陋而又颠簸的马车上极不舒服，英国人约翰·乌特兰发明了“有轨马车”。这种在轨道行驶的马车不仅乘坐时较为舒适，用这种有轨马车运送货物，马车的载重量还是普通马车的两倍。但它也有明显的缺点，即整个动力系统还是靠畜力，其运输效率较之于传统马车并没有质的提高，且铺设铁轨的费用又高。在这种情况下，人们根本没有理由将这种交通运输方式大范围推广开来。
18世纪英格兰的煤矿和码头用来运送重物的“有轨马车”雏形
18世纪，英国人瓦特改良了蒸汽机大获成功，并由此带动了蒸汽机的使用热潮，到了19世纪初，英国拥有了上千台蒸汽机。虽然那时的蒸汽机都用在了煤矿抽水和工厂动力上，但将蒸汽机作为交通动力来源的想法已经开始酝酿。
1804年，英国工程师特勒维西克制造了一个以蒸汽机为动力的机车头。这个机车头能牵引五节车厢且只能用于人们的游玩，但这个“玩具”蒸气机车头证明了蒸汽机动力可以牵引比自身重量大很多的重物，奠定了“火车”的理论基础。
有了这些前人的尝试和经验，站在他们的肩头，苹果就近在眼前了。1810年，英国人史蒂芬孙开始改进制造实用化的蒸汽机车。3年后，通过在附近的煤矿观摩了用来从煤矿拉煤的“装有轮子的蒸汽锅炉”，再此基础上又加装了一个将气缸的往复运动转换为单向动力的棘轮，使其在轨道上可以持续前进，研制出了名为“布卢彻”号（Blucher）的机车。
这辆机车能够以6公里/小时的速度牵引30吨煤的重量，在当时已经算非常了不起的创造。但在最初的使用过程中也暴露出很多问题：如蒸汽机车振动强烈且浓烟滚滚，事实上所谓“火车”的印象也来源于此。于是，史蒂芬孙继续研究改进机车的方法，最终发明了蒸汽鼓风法，使锅炉的燃烧室形成负压，从而改善了通风条件也提高燃烧效率，使机车速度提高了2-3倍。
史蒂芬孙发明的第一辆可实用化蒸汽机车，布卢彻号
光有优质的机车，没有合适的轨道系统也不行。于是，史蒂芬孙在开发机车时，也在忙着改进机车的轨道系统。他发现，路轨常常被自己的机车压裂，而问题就出在，当时成熟的轨道是供马拉车使用的，材料是铸铁，这种材料含碳量很高，在重压之下会非常脆弱。经过多次试验，他尝试使用含碳量更低的锻铁材料，并申请了铁轨的专利。此外，他还根据当时马拉车的铸铁铁轨轨距，将自己的锻造铁轨轨距设定为1.435米，也就是4英尺又二分之一英寸。这个轨距的由来是两匹马驾车时的间距，但在史蒂芬孙之后，1.435米变成了标准轨距，也被称为“史蒂芬孙轨距”。
邮票上的火车和铁路之父史蒂芬孙
然而，铺设铁路正式让机车运行，仅靠个人的发明创造还远远不够，史蒂芬孙干脆与他人合作在纽卡斯尔成立铁路机车制造公司。1825年，一条全长37 英里，连接英国东海岸和产煤区的斯托克顿—达灵顿铁路铺设完毕。同年，斯托克顿到达灵顿之间的试车获得了巨大成功。蒸汽机车头的一声声的汽笛，不仅打破了当时英国小镇的宁静，也向全世界宣告了铁路时代的到来。
这之后，史蒂芬孙并没有停下前进的脚步，他在酝酿更大规模和更长的铁路计划，也就是著名的利物浦—曼彻斯特铁路。
计划修筑这条铁路时却遇到了重重阻力，这些阻力表面上看是一些守旧派的顽固思想，比如有人宣称火车的惊扰会让沿途的乡村鸡不下蛋、牛不产奶等，但其后的根本原因是连接利物浦和曼彻斯特的运河上已经有太多人的利益。他们担心一旦铁路建成，将对运河的生意构成巨大的破坏，于是雇佣了当时顶级的律师参与了利物浦议会对该条铁路的法案的公开辩论。
不仅如此，史蒂芬孙的勘察队伍还经常受到反对派的骚扰，甚至有时只能等到晚上借助月光在野地里工作。除了运河派的阻挠，在支持铁路的人当中，有不少人在支持建设一条马拉的铁路线，这让史蒂芬孙面对相当大的压力。而他的解决办法就是，说服利物浦铁路公司董事会举行 一场盛况空前的“蒸汽机车大赛”，并定于1829年进行 。
利物浦—曼彻斯特运河上的航船形象出现在了曼彻斯特地区的足球队曼城队的队徽中
这次比赛是一次非常棒的宣传造势会！类似于一个铁路机车博览会，吸引了多达15,000名观众到场。史蒂芬孙父子制造的 “火箭号”机车性能优异，以22公里的时速绕着2.4公里的环行线反复行驶，完胜故障频发的另外4名对手。这场比赛以后，公众对于铁路的疑虑被打消了，这大大促进了利物浦—曼彻斯特铁路的铺设。
后世画作中的史蒂芬孙火箭号机车
1830年，利物浦-曼彻斯铁路线正式铺设完毕，当时的英国首相威灵顿公爵还亲自参加了竣工仪式。此后，史蒂芬孙又主持了连接利物浦—曼彻斯特至伯明翰的大枢纽铁路工程，并在多个铁路建设中担任顾问，解决许多道路铺设、桥梁设计和机车制造等问题，极大地促进了英国交通运输事业的发展。史蒂芬孙也因而被誉为“铁路之父”。
由史蒂芬孙主导设计的蒸汽机车和铁路工程不仅彻底地改变了英国面貌，也极大地推动了社会进步，改变了整个世界的历史进程。后世的人们不断在争论，到底是工业革命成就了铁路，还是铁路成就了工业革命。或者说，两者相互作用，创造了强大的日不落帝国，世界历史也迎来了以欧美为中心的时代。
蒸汽机车是时代的产物，也注定要被时代终结。
二十世纪中期，蒸汽机车开始被内燃机车取代。1960年代末，世界上仍使用蒸汽机车作商业运作的国家已寥寥无几。
在史蒂芬孙的故乡，整个铁路系统保留着很多史蒂芬孙时期的遗迹
到了二十世纪末，蒸汽机车在北美洲及欧洲基本上已被完全淘汰，只有墨西哥仍有很少量的蒸汽机车在偏远的地方运作；在中国，某些地区煤炭的价格比石油低很多，使蒸汽机车仍然有它们的价值，但蒸汽机车的数量也在迅速减少；印度曾大量使用蒸汽机车，但它们只会在空气稀薄的山区运作。
2005年12月9日，在内蒙古大板附近的铁道边上，最后一列蒸汽机车执行完任务后，见证了蒸汽机车退出干线运营的最后一刻。
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