1781年、スティーブンソンはイングランド北部のワイルアム（Wylam）という村に生まれた。父は炭鉱労働者、母は家庭主婦で、ともに文字が読めなかった。
スティーブンソンも両親と同じく学校に通ったことがなく、8歳のときから他人の牛の世話をし、10歳では炭鉱で雑用をし、14歳になると父とともに炭鉱で働いた。貧しい家柄と低い身分ゆえ、スティーブンソンの幼少期は嘲りの中で過ごされたが、彼はそのようなからかいをまったく気に留めなかった。
炭鉱でスティーブンソンは最も過酷な労働を経験し、人手を使わずに石炭を運搬できる機械を発明しようと決意した。1801年、イギリス人のトレヴィシックが最初の蒸気機関車を製作した。この機関車は試運転の際、線路の上ではなく道路を走った。多くの人々がトレヴィシックを笑い、「お前の列車は私の馬車より速く走れないじゃないか」と言った。怒ったトレヴィシックは、それ以来列車の研究をやめてしまった。
しかしスティーブンソンは興味を持ち、トレヴィシックを訪ねて列車の製作を学ぼうとした。トレヴィシックは言った。「もし他人の笑いを恐れないなら、一人で列車の開発をすればよい。私は二度とこんな馬鹿げたことはしない。」スティーブンソンは考えた。炭鉱の蒸気機関は深い井戸の中の水を汲み上げることができ、トレヴィシックの機関車は十数トンのものを引くことができる。この力はどこから来るのだろうか？彼は注意深く観察し、繰り返し考え、その奥義を悟った。列車が多くのものを引き、速く走れるのはすべて「力持ち」蒸気機関のおかげだった。
蒸気機関の原理を習得するため、スティーブンソンは苦労を厭わず、1000キロ以上も歩いてワットの故郷であるスコットランドへ向かい、そこで1年間学習と研究を行った。スティーブンソンは先人たちが蒸気機関車を製作する中で得た経験と教訓をまとめ、習得した後、ついに1814年に最初の蒸気機関車「ブリュッヒャー号」を完成させた。
同年7月、スティーブンソンは初めての試運転を行った。この機関車は滑らかな線路上を走り、30トンの荷物を積み、8両の車両を牽引した。走行中に脱線はしなかったが、速度は非常に遅かった。サスペンション（ばね）が装備されていなかったため、車が走ると激しく振動した。
人々はスティーブンソンをからかった。「お前の車はなぜ馬車より遅いんだ？」「お前のその装置は荷物を運ぶのには役に立たないが、音は雷よりも大きいから、牛や馬を全部驚かせて逃げさせてしまうぞ！」もともと蒸気機関車の試験を支持していた官僚たちも、今では反対し始め、蒸気機関車を交通機関として使うのは不可能だと断言した。
スティーブンソンは試運転が理想的でなかったからといって落胆せず、再び機関車の研究と改良を続けた。1825年9月27日、スティーブンソンが製作した「トレイベルラー1号」機関車がストックトン・アンド・ダーリントン鉄道で試運転を行った。多くの人々がスティーブンソンを心配し、今回の試運転が再び失敗するのではないかと恐れたが、より多くの人々は彼の失敗を楽しみにして、からかおうとしていた。
スティーブンソンが機関車を操縦すると、蒸気エンジンが大量の空気を吸い込み、一部の蒸気を放出して、シューシューと大きな音を立てた。人々は次々と避け、老人や女性、子供たちは極度に恐れ、機関車がすぐにでも爆発すると信じた。しばらく観察したが、何も起こらないのを見て、ようやくまた近づいて観察し始めた。この列車のすぐ後ろには馬が引く4両の車両があり、その上には労働者がいっぱい乗っており、両者の力の差を人々は明確に見た。
これが世界初の公共鉄道であり、その上を走る列車は当時イギリスと欧米を騒がせた「怪物」であった。この試運転の成功により、鉄道輸送が歴史の舞台に登場した。
しかし、依然として恐怖に震える人々がいた。当時、アメリカのある新聞社が列車の使用に反対する記事を掲載したが、列車の急速な発展を止めることはできず、人類文明の車輪は急速に前進した。