14岁就到煤矿做工的斯蒂芬逊，在煤矿中从事的工作就是擦拭矿上抽水的蒸汽机。后来，他当上了煤矿的保管员，这使他有机会接触到更多的机器。
他感到，当时落后的运输工具已经不能适应正在迅速发展的煤矿业，于是他就想发明一种“强有力的运输工具”。
于是，他下决心努力学习文化。他都17岁了，却是个文盲，“既然基础等于零，那就从零开始吧！”他与启蒙的儿童一起在夜校的一年级就读。
为了更好地进行蒸汽机的研究，他步行了1500多里来到了蒸汽机发明者瓦特的家乡做了长达一年的工人。他在工作之余，就对蒸汽机构造的原理进行钻研，并运用自己所学的知识，开始进行“强有力的运输工具”的发明。
他经过一番呕心沥血的钻研，在1814年造出了第一台蒸汽机车。但是试车却失败了，他受到了诽谤和责难。他并没有因此而灰心，继续研究并对其加以改进。他于1825年9月27日在英国斯多克敦至达林敦的铁路上，对世界上第一台客货运蒸汽机车“旅行号”进行了成功的试车。人们热烈地庆贺火车的诞生。他于1829年10月驾驶着新制的“火箭号”参加了在利物浦附近举行的一次火车功率大赛，并获取了胜利。