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Watt inventó el movimiento paralelo para convertir el movimiento circular a un movimiento casi rectilíneo, del cual estaba muy orgulloso, y el medidor de presión para medir la presión del vapor en el cilindro a lo largo de todo el ciclo de trabajo de la máquina, mostrando así su eficiencia y ayudándolo a perfeccionarla.
Watt contribuyó sobremanera al desarrollo de la máquina de vapor, convirtiéndola, de un proyecto tecnológico, a una forma viable y económica de producir energía. Watt descubrió que la máquina de Newcomen estaba gastando casi tres cuartos de la energía del vapor en calentar el pistón y el cilindro. Watt desarrolló una cámara de condensación separada que incrementó significativamente la eficiencia. Hasta el momento, ese fue uno de los mejores desarrollos de la historia.
Watt se opuso al uso de vapor a alta presión, y hay quien le acusa de haber ralentizado el desarrollo de la máquina de vapor por otros ingenieros, hasta que sus patentes expiraron en el año 1800. Junto a su socio Matthew Boulton, luchó contra ingenieros rivales como Jonathan Hornblower, quien intentó desarrollar máquinas que no cayeran dentro del ámbito, extremadamente generalista, de las patentes de Watt.
Él creó la unidad llamada caballo de vapor para comparar la salida de las diferentes máquinas de vapor. Todavía se utiliza, sobre todo en los vehículos.