火車依靠裝有動力機械的機車（俗稱火車頭）牽引一節節車廂，在鐵路上行進。1907年，特里維希克和維維安造出了在普通道路上行走的蒸汽機車，但由於車子過於笨重，在普通道路上難以行駛，特里維希克和維維安放棄了這個發明。斯蒂芬森總結失敗的教訓，開始研製蒸汽機車，改進了產生蒸汽的鍋爐，把立式鍋爐改成臥式鍋爐；並作出了一個極有遠見的重大決斷，決定把蒸汽機車放在軌道上行駛；在車輪的邊上加了輪緣，以防止火車越軌；又在承重的兩條路軌間加裝了一條有齒的軌道。因為當時考慮蒸汽機車在軌道上行駛，雖可避免在一般道路上因自身太重而難以行走的缺點，可在軌道上也會產生車輪打滑的問題，所以，在機車上裝上棘輪，讓機車在有齒的第三軌上滾動而帶動機車向前行駛。
1814年，斯蒂芬森的蒸汽機車火車頭問世了。斯蒂芬森發明的這個鐵傢伙有5噸重，車頭上有一個巨大的飛輪。這個飛輪可以利用慣性幫助機車運動，斯蒂芬森為發明取了個名字叫“布魯克”。這個布魯克可以帶動總重約30噸的8個車廂。在以後的10年中，斯蒂芬森又造了11個與布魯克相似的火車頭。
