Αν και απλές ατμομηχανές είχαν κατασκευαστεί ήδη από την [[αρχαιότητα]], με γνωστότερο παράδειγμα την ατμαμαξαατμάμαξα ''λόσφαιρααιολόσφαιρα'', ή ατμοστρόβιλος - η πρώτη ατμομηχανή στην ιστορία-του [[Ήρων ο Αλεξανδρεύς|Ήρωνα]] (Έλληνα μηχανικού και γεωμέτρη), ωστόσο ποτέ δεν βρήκαν πρακτική εφαρμογή, καθώς οι τότε κοινωνίες χρησιμοποιούσαν κυρίως την απλή μυϊκή δύναμη. Η ατμομηχανή που κατασκεύασε ο Τόμας Σέιβερι το 1698 για την άντληση νερού είναι η πρώτη μηχανή του είδους που κατασκευάστηκε για πρακτικές εφαρμογές. Επόμενος σημαντικός σταθμός ήταν η μηχανή του Τόμας Νιούκομεν, το 1712, την οποία βελτίωσε ο [[Τζέιμς Βατ]]. Έκτοτε οι ατμομηχανές συνέχισαν να βελτιώνονται και να εξελίσσονται συνεχώς, παίζοντας το βασικό ρόλο στην πραγματοποίηση της [[Βιομηχανική επανάσταση|Βιομηχανικής επανάστασης]] και επομένως τη μετάβαση από τον χειρωνακτικό τρόπο εργασίας και παραγωγής στον μηχανοποιημένο. Επίσης, έπαιξαν σπουδαίο ρόλο στην ανάπτυξη της ναυσιπλοΐας και της ναυτιλίας, με την εμφάνιση του [[Ατμόπλοιο|ατμόπλοιου]], που δεν εξαρτιόταν από τον άνεμο για την κίνησή του, όπως τα ιστιοφόρα, και την καθιέρωση του σιδηροδρόμου ως κύριου τρόπου χερσαίων μεταφορών στις ανεπτυγμένες χώρες. Τον εικοστό αιώνα, οι ατμομηχανές εκτοπίστηκαν σε μεγάλο βαθμό από τους κινητήρες ντίζελ, τους ηλεκτροκινητήρες και άλλα είδη [[Μηχανή εσωτερικής καύσης|κινητήρων εσωτερικής καύσης]], μια και αυτοί ήταν οι τρόποι παραγωγής ενέργειας που έκαναν την εμφάνισή τους στο προσκήνιο εκείνη την εποχή (19ος αιώνας).
