キュニョーの砲車
蒸気機関は17世紀末にドニ・パパンによって『ピストンを使った押し出し』が試作され、その後トーマス・セイヴァリが特許を取得し1712年にトーマス・ニューコメンにより『低圧を利用した吸引』（大気圧機関）が実用化され、鉱山などでの排水用ポンプの定置型動力として使われていた。いずれも、力が加わった後のピストンを元の位置に戻すためには重力など別の力を用いていた。1760年ごろになると複数の科学者が蒸気によって車を動かす試みをはじめた。キュニョーも軍事技術に携わったことから蒸気の使い方を学んでいた。ドイツの技師ヤーコプ・ロイポルト (: 1674-1727) が1724年に9分冊の著作『Theatrum machinarum generale』に影響を受けている。
シェイ式蒸気機関車
1877年ごろ考案されたシェイ式機関車は、平床の台枠にボイラー、縦型の蒸気機関、歯車、転向できる台車を設置した構造で、最初のシェイ式機関車は2気筒の蒸気機関を搭載し、前部の台車は通常のボギー台車であったが、後部の台車は台枠に固定されて転向できないものであった。機関車中央部には直径3フィート、高さ5フィートの縦型ボイラーが搭載され、水タンクは前部台車上、蒸気機関は後部台車上に搭載されており、当初は蒸気機関からの動力をチェーンで床下の車軸に伝達（駆動されたのが片方のみの車軸か両方の車軸かは不明）していたが、この方式は上手くいかず、ベルト駆動に変更されている。