1781年，斯蒂芬逊出生于英格兰北部一个叫华勒姆的村庄。父亲是煤矿工人，母亲是家庭妇女，两人都不识字。
斯蒂芬逊和他的父母一样，从未上过学，八岁时就去给人家放牛，十岁时在煤矿上做些零活，十四岁就跟随父亲到煤矿上工。由于家境贫困、出身低微，斯蒂芬逊的童年是在嘲讽中度过的，可他从不把嘲弄当回事。
在煤矿，斯蒂芬逊经历了最艰苦的劳动，于是他下定决心，一定要发明一种能够不用人力运煤的机器。1801年，英国人特勒维制造出第一台蒸汽机车。这部机车在试车时不是在铁轨上，而是在马路上。很多人嘲笑特勒维说：“你的火车还不如我的马车跑得好呢。”特勒维一生气，便不再去研制火车了。
斯蒂芬逊却来了兴趣，于是他找到特勒维，要跟他学习研制火车。特勒维说：“你如果不怕被人嘲笑，就一个人去研制火车好了，我是再也不会干这样的傻事了。”斯蒂芬逊想，煤矿上的蒸汽机能把深井里的水抽上来，特勒维制造的机车能拉动十几吨重的东西，这力量是从哪里来的呢？他仔细观察，反复思考，悟出了其中的奥妙：火车拉得多、跑得快，全靠“大力士”蒸汽机。
为了掌握蒸汽机的原理，斯蒂芬逊不怕吃苦，长途跋涉，步行1000多公里，来到瓦特的故乡苏格兰，在那里学习研究了一年。斯蒂芬逊在总结和掌握了前人制造蒸汽机车的经验教训以后，终于在1814年制造出了他的第一台蒸汽机车“布鲁海尔”号。
同年七月，斯蒂芬逊进行了第一次试车。这辆火车头运行在平滑的轨道上，载重30吨，牵引着8节车厢，行驶时不会脱轨，但行驶的速度很慢。由于没有装配弹簧，车开起来，震动得很厉害。
有人讥笑斯蒂芬逊：“你的车怎么还不如马车跑得快呀？”有的人说：“你那玩艺儿拉东西不中用，可声音比打雷还响，把牛马都给吓跑啦！”一些原来赞成试验蒸汽机车的官员现在也开始反对了，断言用蒸汽机车做交通工具是不可能的。
斯蒂芬逊并没有因为试车的不理想而气馁，他又对火车头继续进行研究和改进。1825年9月27日，斯蒂芬逊制造的“旅行1号”机车，在斯托克顿—达灵顿铁路上试车。许多人都替斯蒂芬逊担忧，怕他这次的试车再遭失败，但更多的人在等着看他的笑话。
只见斯蒂芬逊操纵着机车，蒸汽引擎吸入大量气体，又放出部分蒸汽，呼呼作响，人们纷纷避闪，老人、妇女和儿童惊恐万分，都认为机车即将爆炸。观察了一会儿，见没有什么动静，才又走近观看。紧跟随这辆火车之后的是四节由马匹牵引的车厢，上面也坐满了工人，使众人清楚地看到了两者力量的优劣。
这就是世界上第一条公用铁路，而奔驰在它上面的火车，也就是当时轰动了英国和欧美的“怪兽”。这次试车的成功，使铁路运输登上了历史舞台。
然而依然有人惊恐万状。当时，就有美国一家报社发表文章反对火车的使用，但依然无法阻止火车的飞速发展，人类文明的车轮飞速前进。