以蒸汽机产生动力，并通过摇杆装置驱动车轮的机车。蒸汽机车携带一定数量的煤和水，能独立行驶在轨道上。
蒸汽机车的发展
蒸汽机车问世至今已有180年的历史。它的发展有两个方面：一方面是牵引力和功率的发展，表现为动轮轴数和辅助轴数的增加，锅炉和汽缸的加大；加一方面是 热效率和机械效率的发展，表现为炉床面积和锅炉受热面积的增大，蒸汽压力和温度的提高，废热的利用，蒸汽机的改进，滚动轴承的采用等等。
蒸汽机的发展过程大致可分为三个时期。
形成时期（1804~1830年）
瓦特发明蒸汽机后，1804年英国R·特里维西克创造了一辆铁路蒸汽机车，锅炉蒸汽压力为0.294兆帕(3.0千克力/厘米2)，锅炉内装有一个平放的 汽缸。机车有两对动轮，由齿轮传动，轴列式为0-2-0。机车装有一个大飞轮，借助于它的旋转惯性动力，保持汽缸活塞的往复运动。机车重4.5吨，时速8 公里，能牵引10吨货物，5节车，可乘70名旅客。这一实践证实两个重要现象：光滑的铁的机车驱动轮可在光滑的铁轨上运行而不会空转；机车可以拖动比机车 本身重得多的东西。后人继起研究，得知轮轨间粘着力、粘着重量、粘着系数、粘着牵引力等的相互关系。这个问题涉及如何利用有限的机车粘着重量牵引更多的载 重，至今仍在继续探讨。
1814年7月英国发明家G·斯蒂芬森造出他的第一辆机车，被誉为首次成功的机车。后来主要由G·斯蒂芬森之子R·斯蒂芬森设计建造的“火 箭”号蒸汽机车于1829年10月参加蒸汽机车比赛，以运行可靠、速度最快得奖。比赛时最高时速为47公里。“火箭”号机车采用卧式多烟管锅炉，传热面积 大，生成蒸汽快，锅胴与火箱拼接在一起，锅炉蒸汽压力为0.345兆帕（3.5千克力/厘米2）；有两个与水平线成35o角斜装于锅炉两后侧的汽缸；有一 对装于机车前部的动轮，动轮车轴左右各装一曲拐，互成直角，使机车动轮曲拐停在任何位置均能起动，轴列式为0-1-1。乏汽从烟筒喷出，以诱导通风，促进 燃烧。“火箭”号重4吨，能牵引装载重量三倍于机车自重的车厢。这是第一辆初具现代蒸汽机车基本构造特征的蒸汽机车。1830年R·斯蒂芬森又造出“行星 ”号机车，将卧式的锅炉的内外火箱和烟箱制成一整体，这种形式的锅炉后称为机车式锅炉。“行星”号机车的两个汽缸装于锅炉前端的烟箱下部车架内侧水平位 置，称为内汽缸式机车，只有一对动轮，装在后部，轴列式为1-1-0。运行时上下颠抖减轻。蒸汽机车的基本构造形式除广泛采用外汽缸式（汽缸装于车架前端 两外侧）外，迄今无多大变化。