1736年1月19日，詹姆斯·瓦特出生在苏格兰西部克莱德河湾一个叫格林诺克的港口小镇。这个日子后来被写进了工业史的第一页，不是因为当天有什么惊天动地的事，而是因为这个体弱多病、常常一个人发呆的孩子，日后把人类从手工作坊时代硬生生推进了机器轰鸣的年代。
瓦特的家境说不上大富大贵，却也不是寒门。父亲是熟练的造船装备工人，还兼做各种海运生意，母亲则出身名门，受过良好教育。这样的组合给了小瓦特两样东西：一双能摆弄工具的手，和一颗肯动脑筋的心。母亲在他年幼时就教他语文、数学，还有意培养他观察和动手的习惯。至于那个广为流传的故事——瓦特盯着烧开的水壶，看蒸汽把壶盖顶得卟卟直响，一看就是一个钟头——真假已经无从考证，但它确实道出了瓦特这个人最本质的特点：他对眼前习以为常的现象，总要多问一个为什么。
身体不好这件事，反倒把瓦特往书本和思考的方向推了一把。他没能读完文法学校就退了学，此后再没进过正规学堂。可他没闲着，靠着自学啃下了天文、化学、物理、解剖学一堆学问，还顺手掌握了拉丁文、希腊文、法文、德文和意大利文。父亲的工场成了他的第二课堂，工人和技师是他的老师，各种机械模型是他的作业。少年瓦特就在这样半工半读的日子里，把手艺和学问一点点攒了起来。
十七岁那年，父亲生意失败，家道中落，瓦特没法再指望继承家业，只能自己找出路。他下定决心要做科学仪器制造这一行。可当时想当工人得先加入同业公会，规规矩矩当好几年学徒，而瓦特这时候已经十九岁，当学徒年纪嫌大了。幸好格拉斯哥大学的物理学教授狄克赏识他，帮他介绍到伦敦一家有名的仪器店学手艺。瓦特在那里拼了命地干，每天工作十小时以上，别人三四年才能出师的技术，他一年就摸熟了。回到苏格兰后，他想在格拉斯哥自己开业，却因为没加入当地公会处处碰壁。还是狄克教授出面，安排他在大学校园里开了间铺子，专门保养和修理学校的科学仪器。
这间小小的工作室，成了瓦特命运的转折点。格拉斯哥大学当时人才济济，气化热学说的发现者布莱克就在这里任教。瓦特的铺子经常有教授和学生进进出出，简直成了他们的聚会场所，而瓦特就在这样的环境里源源不断地吸收新知识。后来当上爱丁堡大学物理学教授的罗宾森，当时还是个学生，正是他给瓦特灌输了一个大胆的念头：蒸汽是可以当动力用的。
真正把瓦特和蒸汽机绑在一起的，是1763年的一次修理任务。学校有一台从伦敦买来的纽科门蒸汽机坏了，交给瓦特修。这种机器当时已经算是最先进的动力装置了，主要用来给煤矿抽水。可瓦特一上手就发现了大问题：这台机器烧起煤来惊人地费，效率却低得可怜，而且只能沿直线往复运动，用途很窄。他没有满足于把它修好，而是较起真来，非要弄明白毛病到底出在哪。
瓦特受了布莱克潜热学说的启发，终于抓住了要害。纽科门蒸汽机的气缸每做一次功，就要先用蒸汽加热，再用冷水冷凝，一热一冷来回折腾，绝大部分热量都白白耗在了反复加热和冷却气缸上——按后人的估算，浪费掉的蒸汽热量高达八成。找到了病根，瓦特想出了一个绝妙的主意：把冷凝的过程从气缸里分离出去，单独设一个冷凝器。这样一来，气缸就能始终保持在注入蒸汽的高温状态，不必每次都被冷水浇凉。
1765年，分离式冷凝器诞生了。这个看似简单的改动，其实是整部蒸汽机发展史上最关键的一步。有了它，瓦特在1768年造出了一台单动作蒸汽机，还加上了气缸外的绝热层、用油润滑活塞等一系列新措施，把耗煤量一下压到只有纽科门机的四分之一，动作也更利索。1769年，他拿到了那项著名的专利——”在火力机中减少蒸汽和燃料消耗量的新方法”。
不过，从有想法到造出真正能用的机器，中间还隔着一条又深又宽的沟。当时的加工水平根本做不出精密的气缸，缸筒和活塞总是配合不好，蒸汽从缝隙里漏得到处都是。这个难题一直拖到1775年才解决——威尔金森发明的炮筒镗床派上了用场，用它加工气缸内壁，终于保证了缸筒和活塞的严丝合缝。也正是这一年，瓦特和精明的制造商马修·博尔顿正式合作，博尔顿出钱又出力，把瓦特从债务和琐事里解放出来，让他能安心搞技术。1776年，第一台真正有实用价值的瓦特蒸汽机在威尔金森的工厂里轰鸣着运转起来。
如果说到这一步瓦特还只是改良了一台抽水机，那么接下来的几项发明，才让蒸汽机脱胎换骨，成了能驱动整个工业的万能原动机。1781年，他发明了”太阳与行星”齿轮联动装置，把活塞的往复直线运动巧妙地转化成了旋转运动——这一步至关重要，因为工厂里的纺纱机、织布机、磨盘要的都是转圈的动力，而不是来回抽拉。1782年，他造出了双动作蒸汽机，让蒸汽从活塞两侧轮流推动，功率大大提升，还用飞轮解决了运转不稳的问题。1784年，他又发明了平行运动连杆机构，攻克了双动作蒸汽机的结构难题。1788年，离心式调速器和节气阀问世，机器第一次能够自动控制自己的转速。到1790年他发明配套的压力计，一整套发明才算大功告成。
经过这一连串的改进，瓦特蒸汽机的效率提高到纽科门机的三倍多，配套齐全、性能可靠、真正切合实用。它不再是趴在煤矿口边抽水的笨家伙，而是可以搬进任何一间工厂、驱动任何一台机器的通用动力。恩格斯后来在《自然辩证法》里评价说，蒸汽机是第一个真正国际性的发明，是瓦特给它加上了分离冷凝器，才使它在原则上达到了现代的水平。
瓦特的贡献没有被埋没。1785年他当选英国皇家学会会员，1806年格拉斯哥大学授予他法学博士，1814年他又当上了法国科学院的外籍院士。人们叫他”蒸汽大王”，把他尊为第一次产业革命的旗手。他晚年过得平静而富足，1819年8月25日在英格兰去世，享年八十三岁。为了纪念他，国际单位制里功率的单位就用他的姓氏命名——瓦特，简写为W。今天我们随口说一盏灯多少瓦、一台电器多少瓦，念叨的其实都是这位苏格兰工匠的名字。
回头去看，瓦特并不是从无到有发明了蒸汽机，纽科门机在他之前已经用了几十年。他真正了不起的地方，是把一台粗笨低效的机器，一点点打磨成改变世界的利器。这背后既有他自学而成的深厚学养，也有他面对一台坏机器时那股非要刨根问底的执拗。恩格斯有一句话说得透彻：蒸汽和新的工业机把工场手工业变成了现代的大工业，从而把整个社会的基础都革命化了。而拧动这台历史机器第一颗关键螺丝的人，正是那个曾经盯着水壶盖出神的苏格兰少年。