人類(lèi)很久之前就知道，燃料燃燒放出熱。在古希臘時(shí)期，數(shù)學(xué)家希羅就設(shè)計(jì)了一個(gè)名叫汽轉(zhuǎn)球的玩具，這個(gè)玩具利用加熱水產(chǎn)生的蒸氣向出口噴射，使金屬球旋轉(zhuǎn)。這可以說(shuō)是人類(lèi)最早將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的記錄了。

直到1698年，英國(guó)工程師托馬斯·塞維利制造了一臺(tái)由蒸氣驅(qū)動(dòng)的提水機(jī)械，終于使得人類(lèi)正式將燃料用作動(dòng)力來(lái)源來(lái)使用。然而托馬斯·塞維利設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)閥門(mén)多、效率低、功率低，蒸汽設(shè)備還是沒(méi)能大規(guī)模使用。在1877年，詹姆斯·瓦特改良了蒸汽機(jī)，通過(guò)增設(shè)閥門(mén)和飛輪實(shí)現(xiàn)了蒸汽機(jī)的穩(wěn)定動(dòng)力輸出，解放了人力。從此，蒸汽機(jī)開(kāi)始大力發(fā)展起來(lái)。

在此之前，蒸汽機(jī)利用的都是蒸氣的靜壓能。在1877年，英國(guó)的帕森斯仿造水輪機(jī)制作了第一臺(tái)蒸汽輪機(jī)。蒸汽輪機(jī)開(kāi)始迅猛發(fā)展，蒸氣的利用效率迅速提高，到現(xiàn)在，還在使用的蒸汽機(jī)基本上都是蒸汽輪機(jī)。

蒸汽機(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)都屬于外燃機(jī)，即燃料暴露在外，通過(guò)加熱工質(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)。如果直接將燃料代替工質(zhì)，是否能提高效率呢？17世紀(jì)惠更斯曾嘗試將火藥放入活塞當(dāng)中，結(jié)果由于火藥爆炸難以控制，最終失敗了。1794年，英國(guó)的斯特里特提出將氣體燃料混合空氣一同注入活塞當(dāng)中的設(shè)想。隨后在1860年，法國(guó)勒努瓦發(fā)明第一臺(tái)用煤氣驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)。但是這臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)是仿造當(dāng)時(shí)的蒸汽機(jī)建造的，效率只有4%，而且體積大，使用價(jià)值低。1862年法國(guó)羅法經(jīng)過(guò)熱力學(xué)分析后，提出了四沖程工作的概念，根據(jù)理論分析，這將能大幅提高內(nèi)燃機(jī)效率。到1876年，德國(guó)奧拓依照羅法的概念，制作出了第一臺(tái)有煤氣驅(qū)動(dòng)的四沖程循環(huán)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，效率提高到15%。1883年，德國(guó)戴姆勒制造出四沖程汽油機(jī)，并在不久后研制出柴油機(jī)。體積小、效率高的內(nèi)燃機(jī)取代了蒸汽機(jī)成為了人類(lèi)的動(dòng)力來(lái)源。