James Watt sa narodil 19. januára 1736 v Škótskom meste Greenocku, v rodine tesára. V škole ho zaujímala fyzika a matematika, v ostatných predmetoch neveľmi prospieval. Túžil po vyššom školskom vzdelaní, ale rodina si to nemohla dovoliť. Po dlhých úvahách rozhodol sa vyučiť jemnej mechanike, povolaniu, ktoré by ho vzhľadom na chatrné zdravie telesne nevyčerpávalo.

V roku 1754 sa začal v Glasgowe učiť za optika a mechanika. Po roku učenia odišiel k výrobcovi matematických prístrojov Morganovi do Londýna, kde sa naučil mnoho vecí, a čoskoro vynikol presnosťou a dôkladnosťou vo všetkých mu zverených prácach. V roku 1757 získal miesto univerzitného mechanika v Glasgowe. Našiel tu dobre vybavený fyzikálny kabinet a popri práci aj podmienky pre ďalšie štúdium, fyzikálne a chemické pokusy.

Myšlienkou na parný stroj sa Watt začal zaoberať po dvojročnom pobyte na univerzite, zatiaľ však bezvýsledne. Keď mu potom zverili opravu modelu Newcomenovho parného stroja, nielenže ho opravil, ale pokúsil sa ho vylepšiť. Všimol si, že kotlík stroja dodával paru iba na niekoľko zdvihov piesta, a potom stroj musel čakať, kým sa v kotlíku vytvorila nová para. Niekoľko mesiacov intenzívne premýšľal a začiatkom roku 1765 našiel riešenie problému: paru treba zrážať nie priamo v parnom valci, ale v inej, s valcom spojenej nádobe. Tak vynašiel Watt kondenzátor a vzápätí, keď valec uzatvoril na oboch stranách vekami, dvojčinný parný stroj. Pravda, Watt netušil, aké obrovské ťažkosti bude treba prekonať, kým sa jeho myšlienky uskutočnia. V tej dobe bolo veľmi ťažké nájsť mechanika, ktorý by dokázal pracovať presne podľa výkresu pomerne zložitého stroja, a ani obrábacie stroje neboli dostatočne presné. Stavba prvých modelov Wattovho parného stroja skončila neúspechom. Watt ostal bez peňazí, a v tejto situácii prijal finančnú pomoc lekára a priemyselníka dr. Roebucka, ktorý si však vymienil patentovú ochranu vynálezu a dve tretiny zisku. V roku 1769 bol Wattovi konečne udelený patent na „nový spôsob zníženia spotreby pary a paliva v ohňových strojoch", ale stroj, postavený podľa patentu, opäť sklamal. Na vine bolo nielen nedokonalé tesnenie dôležitých častí stroja, ale aj nevhodnosť použitého materiálu. Vzápätí sa Watt rozišiel so svojím spoločníkom, ktorý predal svoj podiel továrnikovi Boultonovi. V jeho osobe našiel Watt opäť plnú podporu pre svoje pokusy a vynálezy, a neskôr sa stal jeho spoločníkom v novej továrni na výrobu parných strojov „Boulton a Watt.