可是问题却是：一旦冷却了汽筒的温度，要想把它再升高到沸点，势必要消耗掉大量的蒸汽。
纽科门的发明到这一点就不能继续了。
而瓦特却是身兼学问和技术的真正的发明家。他对于纽科门机的结构和作用，始终抱着一种严谨严谨（jǐn）：严密谨慎。的态度去研究，结果他发现了它的缺点。
好几天以来，他总是坐在工作台前面，连实验也懒（lǎn）得去做。有时坐在已经停止转动了的机械前面，静静地沉思，然后站起来，嘴里嘟囔着，在房间里走来走去。
在这几天当中，无论是睡觉、吃饭或工作的时候，他都不停地思考着这个问题。这一天，他出来走走，从大街小巷，从广场到大路，瓦特足足走了差不多有一个钟头。
瓦特无意中把头一抬，这时映人他眼帘的是一片绿油油的草地。
“美丽极了！”
瓦特放松地在一张长椅上坐了下来，闭上眼睛，托住下巴静静地养神。
这个时候，“热量和凝结”的问题，在瓦特的脑中悄然消失了，使瓦特感到无比的舒畅。
“唉！回家吧！”
瓦特站起来伸了一个懒腰，然后慢条斯理慢条斯理：形容动作缓慢，不慌不忙。地走回家，可还是不由自主地又想起了他的问题。
刚走过洗衣店，到达牧羊人所住的小屋的时候，又一个念头飞进了他的脑海里。
“由于蒸汽是一种具有弹性的物体，因此，凡是有真空的地方，它就无孔不入，如果在汽缸和蒸汽室之间加一个通道，蒸汽就会进入里面而冷凝，这样就不用冷却汽缸，纽科门机的问题不就迎刃而解迎刃而解：比喻主要的问题解决了，其他有关的问题就可以很容易地得到解决。了吗？”
想不到这个无意中冒出的念头，就把他在一年当中，想了又想的问题完全解决了。
蒸汽因为具有推动力，所以能够冲入真空的容器里。要是把真空的容器附在汽筒上，蒸汽经过汽筒后就必定会进入那个容器里去，那么，蒸汽就可以在那个容器里凝结，而不必在汽筒中凝结。
也就是说，为了蒸汽的凝结，只要另外再做一个凝结器连接在汽筒就行了，这样一来，蒸汽就在那里凝结，而不需要再把汽筒冷却，汽筒就始终是真空的了。
各种不同的作用，分别在不同的容器内进行，汽筒就可一直保持热度，凝结器就永远使它冷却下去，这样一来，连一丝蒸汽也不会浪费掉了。
瓦特的脑子像风车一样不停地旋转着。
可是，这个冷凝器如果采用纽科门机的方法，喷洒冷水使蒸汽凝结，而喷洒的水和凝结而成的水，以及漏进来的空气，怎样逃出去呢？
这个问题又在困扰着瓦特，经过反复的思考，他想出了一个办法。
在下面设一个排水口，将水自管子中挤压出来，当蒸汽冲进去时，又可以将空气也挤压出来。
瓦特的想法，一步一步地接近了成功的边缘（yuán）。想到这里，他已走过了两条街。此时，他已得出结论——那就是在汽筒旁边再做一个冷凝器。
说起来这是多么简单的事啊！在一次午后惬意惬意（qiè）：满意；称心；舒服。的散步中，就得出了这个发明。
瓦特由于专心于发明，店里的生意也清淡了，他在教学仪器上所赚的钱都用光了，此外向迪克博士所借的钱也有1000英镑了，可是瓦特的蒸汽机械还没有完全成功，为了新装置的实验，还得用上一笔庞大的费用，这笔钱由谁出呢？
罗伯克是一家名叫加伦铁工厂的创始人，有着雄厚的资本，那个时候，他正在从事煤矿事业，所以非常关心煤坑内的排水问题。
这是一个多么难得的机会啊！
由于朋友迪克博士的介绍，罗伯克与瓦特建立了合作关系。
瓦特高兴得马上着手实验新的模型，直至新的模型也试验成功。
“这样准没有问题了，马上去申请专利吧！”
瓦特就在那年的8月，到伦敦去申请专利。
之后，到了1769年初，瓦特的蒸汽机的专利才被批准下来。
那时瓦特已经33岁了，从最初开始实验起，足足费了将近10年的悠长岁月，这10年间，瓦特忍受经济上的压力，承受着生活上的困苦，碰到了许多困难和挫折挫折（cuò）：失败；失利。，但是他并不气馁，因为他深深地知道，这种新机器将是伟大而有用的发明。
他决定在罗伯克的一所大房子里进行新机器的改进和制造。那座房子位于山谷中的小河边，用水方便，而且不被人注意。
1769年9月，花了6个月的时间，好不容易才把第一台机器完成了。
但瓦特的第一台蒸汽机并不成功。
凝结器的作用不大好，加伦铁工厂所造的汽筒，也因铸（zhù）造不良，根本就不能使用。最大的困难在于保持活塞的紧密，瓦特把软木、油布、麻布、旧帽子、牛皮纸，统统用来包扎活塞，但是蒸汽照样漏出来，那些办法一点用处也没有。
瓦特十分灰心。
他的朋友鲁宾逊写信来鼓励他：“这次的失败，过错并不在你的发明，这完全是工厂的制造技术太差的缘故。只要有可靠的工人，一定会成功的。”瓦特这才鼓起勇气，打算重新开始。
而这时，支持他的罗伯克却因做生意赔了钱，不能再资助他了。发明家陷入了真正的困境。他不得不去从事一些测量师、工程师的工作来维持家庭的生计。偏偏这时候，他的妻子也因生病离开了人世。瓦特坠（zhuì）入了人生的最低谷。但他却仍然热心地从事蒸汽机的研究，因为，这才是他的人生目标。
功夫不负有心人，瓦特的艰苦努力终于引起了一个大事业家的注意。他是罗伯克的朋友鲍（bào）尔顿，他接替了罗伯克的位置与瓦特合作，使得瓦特终于有机会再一次制造他的蒸汽机。
过去的纽科门机与其说是蒸汽机，还不如说是气压机来得恰当，因为它是借助大气压力而转动的，避免不了漏入空气的弊（bì）端。
瓦特所发明的机器，完全利用蒸汽的膨胀力，可谓名符其实的蒸汽机。
试验非常成功，瓦特和鲍尔顿大为满意，于是就在塞荷制造厂内设了一个制造蒸汽机的车间，准备正式从事蒸汽机的制造。
晚年才有钱
随着蒸汽机在矿区大量投入使用，新的问题又出现了。
那个时候，矿山业非常不景气，往往有许多业主买了蒸汽机而付不出钱。鲍尔顿和瓦特不得已，只好将蒸汽机的价款作为投资，一变而为矿产的股东。
想不到，在事业的成功已趋（qū）于明朗化，蒸汽机的制造，将可能上升为国家事业的时候，正好掀（xiān）起了一种所谓取消专利权的活动。
可是，这却促使瓦特有了一个新的发明设想。
“瓦特先生，今天想和你商量一件事。”有一天，鲍尔顿这样说。
“什么事？请尽管说好了。”
“是关于蒸汽机的事，现在所用的机器只能做上下运动，有没有办法使它成为一种旋转运动呢？”
“这件事我也一直在考虑，我相信利用曲柄（bǐnɡ）一定能办得到的。关于这一点，我大致已经设计好了。”
“那么，就请瓦特先生开始着手这项发明吧！我想，要是能够成功的话，就能运用到纺织业上，也可以用来推动车子，此外像金属工业、造纸厂、造酒厂等一般的制造工业方面都可利用，它的用途实在可推广到无限呢！”
鲍尔顿到底是个事业家，对于蒸汽机的前途具有一种先见之明。
新的旋转机械的发明，如瓦特所说的那样，真的很快就完成了，这也许是瓦特很早以前就已孕育在脑海中的缘故吧！
一个星期六的黄昏，技工们照例都涌到街上的酒店里喝酒。大家三五成群地围在桌子边一面喝着啤酒，一面夸说自己经手所做的一些优异的机械。
就在这个时候，有一个技工打扮的男人，坐在屋角的一张椅子上，一面偷听他们的谈话，一面在沙沙地记着什么。可是人们却一点也没有注意到。
瓦特做梦也想不到，他在自己发明的机器上加设一个像曲柄这样的东西，竟有申请专利权的价值。
但是在酒店里听到这个发明的男子，却不这么想，他马上跑到伦敦，比瓦特抢先一步取得了这项发明的专利权。
于是这个发明的专利权，在1780年8月23日就落到一个名叫俄许巴拉的机械师手里。这个人曾经是瓦特雇用的技工。
1783年，瓦特和鲍尔顿计划在世界的工业中心——伦敦，设立一家以蒸汽机为动力的磨粉厂。
瓦特说：“依赖水车或马匹的时代已过去了，从此以后就是蒸汽机的时代了，一切都得靠蒸汽的力量来转动不可。
“所以我们打算在世界的工业中心——伦敦，创设一个以蒸汽机为动力的模范大工厂，借以显示蒸汽机的威力。”
到了1786年的春天，工厂的准备总算大功告成了。
所用的机器动力是50马力，汽筒的直径是65厘米，杵（chǔ）子的长度有185厘米。
因为装置了两架这样大的蒸汽机，借着它们的动力，能使直径104厘米的两座石磨同时转动12次。
这个工厂的制粉量，1小时可达5吨，可以说是当时最大的机械工厂，因此也就成为伦敦的名胜之一了。
每天到面粉厂来参观的人川流不息川流不息：（行人、车马等）像水流一样连续不断。。
这时候，全世界的工业界都已经认识到：
风车，没有风车就得停止；水车，在冰雪的季节也得停下来；惟有蒸汽机不分昼夜、不问寒暑，无论在任何时候都能产生力量，有规律地、不停地继续工作下去。
随着一台台蒸汽机的出售，情形大大地改观了。
“瓦特先生，我想你会很高兴，这是今年蒸汽机事业所分的红利呢！”
从鲍尔顿那里接受到4000英镑分红的日子终于到来了。
那是1787年的岁末，瓦特也已51岁了，算起来着手蒸汽机的发明，整整地经过22年，才得到了蒸汽机的利益。
瓦特逐渐成了一个很有钱的人。他还被选为英国皇家学会会员，获得了格拉斯哥大学法学博士称号。可是，他没有因为名利双收而养尊处优。
除了蒸汽机外，瓦特还发明了液体的比重计、信件复印机，并提出用螺（luó）旋桨来推动轮船的建议。他还是最早使用“马力”作为计算功率的人。在化学领域，他的发现也很有意义，比如用氯气漂白纺织品，用食盐制碱，这些生产流程的提出，也是瓦特的功劳。
1800年以后，年过60岁的瓦特把企业交给儿子去经营，自己过起了退休生活。虽然年纪大了，他仍然关心科学的发展，经常和科学家们讨论各种问题，还在住房的顶楼上开了一间工作室，从事发明。在去世之前不久，他还发明了一台复制雕刻机，可用来复制雕像。
瓦特珍爱自己的发明，重于一切其他荣誉。他临终时，英国当权者还准备封他为“贵族”，可他拒绝了。他认为自己的平民身份并不低贱，科学发明高于任何出身和地位。瓦特的功绩是不可磨灭的。他去世后，人们用“瓦特”作为计算功率的单位。他的塑像被立在威斯敏斯特大教堂。