Паровая машина
Первая паровая машина построена в XVII в. Папеном и представляла конус с поршнем, который поднимался действием пара, а опускался давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе были построены в 1705 году вакуумные паровые машины Севери и Ньюкомена для выкачивания воды из копей. Значительные усовершенствования в вакуумной паровой машине были сделаны Джеймсом Уаттом в 1769 году. Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году.
Мидлтонская железная дорога
В 1812 году Мидлтонская железная дорога стала первой коммерческой дорогой, успешно перешедшей на использование паровой тяги. Однако управлявший шахтами Джон Бленкинсоп () считал, что сравнительно легкая, чтобы не сломать чугунные рельсы, паровая машина не будет обеспечивать достаточное трение, чтобы тянуть тяжелые вагоны в крутой подъём железнодорожных путей. Соответственно, он добавил с одной стороны дороги зубчатый рельс, который запатентовал в 1811 году (так дорога стала первой зубчатой железной дорогой в мире), и обратился к Мэтью Мюррею () из компании Fenton, Murray and Wood, располагавшейся Холбеке, с заданием сконструировать локомотив с ведущей шестернёй под проложенный рельс. Мюррей взял за основу конструкцию паровоза  «Поймай меня, кто сможет» Ричарда Тревитика, приспособив её к Мидлтонской дороге. Считается, что локомотив получил название «Саламанка». Появившийся в 1812 году, он стал первым в мире двухцилиндровым локомотивом. Цилиндры через кривошипы, расположенные под прямым углом, чтобы исключить «мёртвое» положение, и зубчатые колёса приводили в движение ведущую шестерню.