埂Ｍ嚀厥且桓鮒圃旖萄б瞧韉墓そ常�1757年，瓦特被格拉斯哥大學僱傭為教具製作和修理技工。由於處在大學的環境中，瓦特接觸到了最新的科學，為了更好的學習國外的技術知識，瓦特還自學了法文、德文和義大利文，並閱讀了世界著名的物理、化學著作。顯然，牛頓的著作也在其中。很明顯，在大學裡，瓦特完成了一個工匠向工程師的轉變過程。1764年瓦特在大學修理儀器期間，學校曾經把一臺舊式的紐可門蒸汽機交給他修理。他透過大量實驗以及根據格拉斯哥大學教授布萊克提出的潛熱、比熱理論進行分析，對舊式蒸汽機進行深入研究，找出了舊式機器效率低的主要原因：除了漏汽、散熱等造成熱量的浪費外，主要缺陷在於每一衝程都要用冷水將汽缸冷卻一次，從而耗了大量熱量，使絕大部分蒸汽沒有被有效利用。針對這一缺陷，瓦特提出了減少蒸汽消耗，提高熱機效率的兩項措施：一、為了使汽缸始終保持蒸汽所必須具有的溫度，必須在汽缸外加上絕熱外套或通以蒸汽或用其他方法對汽缸加熱；二、使作功後的蒸汽儘可能快地冷卻，液化成水並要使這一過程在汽缸外進行，為此必須設定一個獨立於汽缸的冷凝器，在機械傳動方面也要改進。他決心自己製造一臺新的蒸汽機，來改進舊機器的不足。瓦特自籌資金，租了間地下室，買了必要的裝置，反覆實驗，經歷了無數次挫折和失敗，在工人的幫助下，終於發明了與汽缸分離的冷凝器，解決了製造精密汽缸、*的工藝問題，同時採用油潤滑*，汽缸外附加絕熱層等措施，先製成了單動作蒸汽機。
瓦特在研製蒸汽機的過程中採用了與以往工匠們不同的做法，首先是根據科學原理進行計算，然後繪製圖形後再進行實驗，根據實驗結果再做改進。這種做法顯然是工程師的思維方式。瓦特在研製蒸汽機的過程中得到了格拉斯哥大學的教授們的支援，後期成為伯明翰地區著名的科學社團“銀月學社”的主要成員之一。參加這個學社的大多都是本地的一些科學家、工程師、學者以及科學愛好者。經博爾頓的介紹，瓦特參加了銀月學社。在銀月學社活動期間，由於與化學家普里斯特利等交往，瓦特對當時人們關注的氣體化學與熱化學有了更多的瞭解，為他後來參加水的化學成分的爭論奠定了基礎。更重要的是，銀月學社的活動使瓦特進一步增長了科學見識，活躍了科學思想。在經濟上，瓦特在最初的研製中曾經債臺高築，據瓦特理論計算，新的蒸汽機的熱效率將是紐可門蒸汽機的三倍。從理論上說，瓦特的這種帶有分離器冷凝器的蒸汽機顯然優於紐可門蒸汽機，但是，要把理論上的東西變為實際上的東西，把圖紙上的蒸汽機變為實在的蒸汽機，還要走很長的路。瓦特辛辛苦苦造出了幾臺蒸汽機，但效果反而不如紐可門蒸汽機，甚至四處漏氣，無法開動。當瓦特心灰意冷準備前往俄國的時候，一位有錢的工程師兼企業家留住了瓦特，他就是介紹瓦特加入銀月社的博爾頓，由於研製蒸汽機耗資巨大，使博爾頓也瀕臨破產，但他仍然給瓦特以慷慨的贊助。後經繼續試驗，在1782年，瓦特發明了具有連桿、飛輪和離心調速器的雙動作蒸汽機，製成了新的可實用的蒸汽機。這種雙動作式蒸汽機，把閥門安裝得可利用蒸汽的壓力來推動*，既可向前又可向後。並藉助連桿和飛輪把*的直線運動變成了圓周運動。為了保持蒸汽機的勻速運轉，他把一個離心調速器連線在進汽活門上，使其自動調節進汽量。這種裝置是最早在技術上使用的自動控制器。他設計了一個和汽缸分離的冷凝器，將高溫蒸汽從氣缸中匯出並冷卻，使得主要汽缸能保持一定溫度。同時他提高了汽缸的精密度，把*和閥門也做得光滑、嚴密。從而比紐科門蒸汽機大大提高了熱效率和可靠性。由於這種蒸汽機把往復的直線運動變成為連續而均勻的圓周運動，因而可以經過傳動裝置帶動一切機器運轉，成為能普