欧洲工业革命以机器大工业代替了工场手工业。机器大工业需要大量的燃料、原料，也要把生产出的产品送往各地。而在19世纪以前，运输依靠水上船舶，陆地上只能依赖马车，这远远不能满足大工业的需要。机器大工业呼唤着现代运输工具的诞生。
1814年，放牛娃出身的英国工程师斯蒂芬森造出了在铁轨上行走的蒸汽机车，正式发明了火车。
斯蒂芬森出生于1781年，父亲是煤矿上的蒸汽机司炉工，母亲没有工作。一家8口全靠父亲的工资收入生活，日子过得很艰难。14岁那年，斯蒂芬森也来到煤矿，当上了一名见习司炉工。他很喜欢这个工作，别人下班后，他还认真地擦洗机器，清洁零部件。多次的拆拆装装，使他掌握了机器的结构。为了掌握更多的知识，斯蒂芬森在辛勤工作之余，还去夜校上课。他从没上过学，开始学习时困难重重，但靠着勤奋钻研，很快掌握了机械、制图等方面的知识。一次，他用书本上学到的知识，结合工作的实际，设计了一台机器。煤矿上的总工程师看到他设计的机器草图，大加赞赏，这给了斯蒂芬森很大的鼓励。他学习、工作更加努力勤奋，不久便成了一名熟练的机械修理工。
斯蒂芬森总结前辈们失败的教训，开始研制蒸汽机车，他改进了产生蒸气的锅炉，把立式锅炉改成卧式锅炉，并作出了一个极有远见的重大决断，决定把蒸汽机车放在轨道上行驶；在车轮的边上加了轮缘，以防止火车出轨；又在承重的两条路轨间加装了一条有齿的轨枕。因为当时考虑蒸汽机车在轨道上行驶，虽可避免在一般道路上因自身太重而难以行走的缺点，可在轨道上也会产生车轮打滑的问题，所以，在机车上装上棘轮，让它在有齿的第三轨上滚动而带动机车向前行驶。
1814年，斯蒂芬森的蒸汽机车火车头问世了。他发明的这个铁家伙有5吨重，车头上有一个巨大的飞轮。这个飞轮可以利用惯性帮助机车运动，斯蒂芬森为他的发明取了个名字叫“布鲁克”。这个布鲁克可以带动总重约30吨的8个车厢。在以后的10年中，他又造了11个与布鲁克相似的火车头。
斯蒂芬森的新发明也有很多缺点，首先是震动太大。有一次，甚至震翻了车；其次是速度不快。因此他并不以此为满足，继续研究提高机车功率的方法，采用了蒸气鼓风法，把废气导引向上喷出烟囱，带动后面的空气，从而加强了通风。这个新设计使蒸汽机车进入实用阶段。人们给它取了一个名字叫“火车”。
1825年9月27日，在英国的斯托克顿附近挤满了4万余名观众，铜管乐队也整齐地站在铁轨边，人们翘首以待，望着那蜿蜒而去的铁路。忽然人们听到一声激昂的汽笛声，斯蒂芬森亲自驾驶世界上第一列火车喷云吐雾地疾驶而来。火车头后面拖着12节煤车，另外还有20节车厢，车厢里还乘着约450名旅客。火车渐渐驶近，大地在微微颤动。火车缓缓地停稳，人群中爆发出一阵雷鸣般的欢呼声。铜管乐队奏出激昂的乐曲，七门礼炮同时发放。这列火车以每小时24公里的速度，从达灵顿驶到了斯托克顿，铁路运输事业从此开始。
1828年2月，塞甘从英国引进了两台斯蒂芬森机车，在里昂一圣艾蒂安路段上使用。但他对这种机车并不十分满意。1829年，他着手制造自己发明的管式锅炉机车。这种机车的牵引力大大地超过了斯蒂芬森机车，但它的时速也只有10公里。因此，在制造十来台以后，便停止了生产。但后来，斯蒂芬森自己却又采用了塞甘锅炉作为他的新改进火车的原动力。
1829年曾举行了一次机车比赛，斯蒂芬森的新机车“火箭”号，以每小时58公里的速度获胜。以后，铁路建设在英国、欧洲和北美洲迅速展开，斯蒂芬森成为这种革命性的运输工具的主要发明者，从此陆路运输的难题得以解决。