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。
メトロポリタン鉄道
地下トンネル内での排気問題への懸念から、蒸気機関車の新しい設計が生み出されることになった。路線が開通する前の1861年に、とニックネームを付けられた実験機関車により試験が行われた。これは不成功に終わり、最初の営業列車はグレート・ウェスタン鉄道の広軌の復水式蒸気機関車であるにより牽引された。これはダニエル・グーチが設計した車軸配置2-4-0のタンク機関車であった。さらにメトロポリタン鉄道が自身の車軸配置4-4-0のタンク機関車を導入するまで、標準軌のグレート・ノーザン鉄道の蒸気機関車が用いられた。これらの機関車はマンチェスターのベイヤー・ピーコック製であった。設計はしばしばメトロポリタン鉄道の技術者ジョン・ファウラーのものだとされるが、しかし実際には機関車はベイヤー・ピーコックがスペインのトゥデラ・ビルバオ鉄道向けに製造した機関車の発展形であり、ファウラーは単に動輪の直径、軸重と曲線への対応性能を指示しただけであった。1864年に18両が発注され、当初は個別に名前が付けられていた。1870年までに合計40両が製造された。地下での煙を減らすために、当初はコークスが燃料に用いられ、1869年にウェールズ産無煙炭に切り替えられた。