Der wichtigste Beitrag von James Watt zur industriellen Revolution war seine Verbesserung der Dampfmaschinentechnologie. Seine Verbesserungen reduzierten die Energieverschwendung, die in früheren Versionen der Maschine auftrat, und ermöglichte der Dampfmaschine, konstant zu arbeiten. Die Verbesserungen an der Dampfmaschine waren von grundlegender Bedeutung für die Explosion der Fortschritte, die während der industriellen Revolution stattfanden.
Vor Watts Verbesserungen gab es funktionierende Dampfmaschinen, aber sie waren sperrig und teuer und produzierten relativ wenig Leistung. Watts erste Verbesserung bestand darin, die Kammer, die Dampf erzeugte, vom Rest des Motors zu trennen, damit der Motor nicht mehr überhitzte und gleichmäßiger und effizienter Strom produzieren konnte. Watt patentierte seine Kondensationskammer im Jahr 1769 und verbesserte die Dampfmaschine in den folgenden Jahren weiter, einschließlich der Verwendung eines Dampf-"Mantels", um zu verhindern, dass Dampf im Zylinder des Motors kondensiert und der obere Teil des Zylinders geschlossen wird, beides die Effizienz der Dampfmaschine erhöht.
Das Aufkommen von Watts Dampfmaschine machte während der industriellen Revolution andere technologische Fortschritte möglich und kostengünstig. Dampfmaschinen wurden häufig in Mühlen und Bergwerken eingesetzt und wurden auch in verschiedene Transportmittel integriert, darunter Schiffe, Eisenbahnen und schließlich Autos. Watt verbrachte den größten Teil seiner Karriere damit, die Dampfmaschine weiterzuentwickeln.