1814年7月25日，斯蒂芬孙自己动手制作的第一台机车开始运行，取名“布鲁克”号。这台机车有两个汽缸、一只2.5米长的锅炉，有凸缘的车轮防止打滑，而铁轨是平缘的。它可以拉着8节矿车，载重30吨，以每小时6.4千米的速度前进。“布鲁克”号机车在斯蒂芬森家门口的煤矿里的轨道上行驶，机手是斯蒂芬孙的弟弟詹姆斯，给蒸汽机车的锅炉生火的是詹姆斯的妻子。第一次运行时，煤矿上居民看到蒸汽机车行驶起来时，烟囱直往外喷火，就给它取了一个名字叫“火车”。“火车”这个名字在今天已经流传到全，而蒸汽机车被叫作“火车头”，也一直沿用到今天。
汽室、汽缸两头有汽口相连。汽室的中部与主蒸汽管相通，主蒸管来自烟箱。过热蒸汽从主蒸汽管进入汽室。汽室内装有汽阀，配气机构带动汽阀前后往复运行，同时向汽缸内配汽。汽室两端有排气道，和烟箱里的废汽喷嘴相通，汽缸内的废气由此向外排出。汽缸内装有活塞。过热蒸汽进入汽缸后推动活塞移动。活塞位于气缸前端时，汽阀操纵蒸汽从前端汽口进入汽缸，推动活塞向后运动;活塞到达后端时，蒸汽从后端汽口进入，推动活塞向前运动，通过前后两个汽口不断地交替进汽，使活塞持续地作往复运动。
