1764 년 글래스고 대학은 뉴코멘 증기기관을 수리해야 하는 임무를 와트에게 맡겼다. 와트가 수리한 후, 그가 얼마나 노력했는지, 마치 노인이 숨을 헐떡이며 무거운 짐을 지고 걷는 것처럼, 개선해야 한다고 느꼈다.
그는 실린더가 매번 증기와 함께 차갑고, 차갑고, 뜨겁고, 대량의 열량을 낭비한다는 것을 알아차렸다. 저온을 유지할 수 있습니까? 피스톤은 평소대로 작동합니까? 그래서 그는 자비로 지하실을 하나 빌려 폐기된 증기기관 몇 대를 모아 새 기계를 만들기로 결심했다.
그 후로 와트는 하루 종일 이 기계들을 만지작거렸고, 2 년 후에 그는 마침내 새로운 면모를 갖게 되었다. 하지만 불을 붙이려고 할 때 항아리에 새는 곳이 곳곳에 널려 있다. 와트는 펠트와 방수 천으로 그것을 싸기 위해 최선을 다했다. 몇 달이 지났지만 그는 여전히 이 문제를 해결하지 못했다.
어느 날 그는 항아리 앞에 쪼그리고 앉아 공기가 새는 원인을 관찰했다. 그는 부주의로 열기로 돌진했다. 그는 황급히 몸을 피했다. 오른쪽 어깨가 붉고 부어올랐는데, 마치 뜨거운 칼에 베인 것처럼 매우 괴로웠다. 그는 정말 우울하다. 이때 그의 아내가 그에게 용기를 주었고, 그녀의 채찍질은 그녀가 계속 연구하려는 야망을 불러일으켰다.
그는 지하 실험실로 돌아가서, 과거의 데이터를 다시 훑어보고, 정신을 가다듬고, 계속 일했다. 피곤하면 계속 난로에 물 한 주전자를 태우고 차를 마시게 한다. 어느 날 차를 마실 때, 그는 움직이는 주전자 뚜껑을 보고 있었다. 그는 난로 위의 주전자와 손에 든 컵을 바라보다가 갑자기 차가 식어 컵에 붓는다는 영감이 떠올랐다. 만약 증기가 춥다면, 왜 그것을 강철병에서 "쓰러뜨리지" 않습니까?
이를 감안해 와트는 즉시 실린더와 분리된 냉응기를 설계했고, 열효율은 3 배 증가했지만, 사용된 석탄은 원래의 4 분의 1 에 불과했다. 이 관건이 돌파하자 와트는 갑자기 전도가 밝다고 느꼈다. 그는 대학에 가서 블레이크 교수에게 이론 문제를 물었고, 교수는 그를 보링 머신을 발명한 기술자 윌킨에게 소개했다. 기술자는 즉시 보링 포관을 통해 실린더와 피스톤을 만들어 가장 번거로운 공기 누출 문제를 해결했다.
1784 년 와트의 증기기관은 크랭크축과 플라이휠을 장착하고, 피스톤은 양쪽에서 들어오는 증기에 의해 연속적으로 구동되고, 밸브는 인력 조절이 필요 없어 세계 최초의 진짜 증기기관이 탄생했다.