1736年，瓦特生于英国造船业发达的格拉斯哥城附近的格里诺克镇，他的祖父和叔叔是机械工人，父亲是造船工人。因为家里穷，瓦特几乎没上过学，但从小就懂得不少机械制造的知识，培养了制造机械的兴趣。瓦特18岁那年进格拉斯哥城学习手艺，后来又去伦敦专门学习机械制造业。1763年，瓦特负责修理一台苏格兰铁匠纽卡门发明制造的蒸汽机，这在当时是最先进的蒸汽机。经过认真研究，瓦特发现纽卡门蒸汽机的缺陷：燃料耗费太大、笨拙、应用的范围有限、只能用于矿井抽水和灌溉。瓦特克服经济困难，经过反复实践，终于制成了有分离冷凝器的单动式蒸汽机，可节省75%的燃料。1782年，他又成功地制造了联动式蒸汽机。1784年，瓦特对它进行了改进，为它增加了一种自动调节蒸汽机速率的装置，使它能适用于各种机械的运动。从此之后，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业、陶瓷业等工业部门，都先后采用蒸汽机作为动力了。