在月光学会上，威尔金森了解到瓦特的蒸汽机，在试制中多次失败，都是由于手工锤打的锡制汽缸，总是“嗤嗤”的漏气而不能达到真空要求。这一回，威尔金森为瓦特提供了一个蒸汽机的汽缸，这汽缸的外形制作是如此精巧，内部采用镗床镗得十分光滑，是手工锤打所望尘莫及的。特别是用钻孔机钻出的小孔，使汽缸与其他部件的接合达到了紧密而不透气的要求。瓦特所追求和要求的真空达到了，他的蒸汽机完全试制成功了，这时已是1774年。研究18世纪产业革命历程的历史学家甚至认为，如果威尔金森没有首先供给瓦特以他所需要的金属汽缸，那么瓦特就无法建造出他的蒸汽机。
甚至在《大不列颠百科全书》中，威尔金森不但占有一个条目，条目里还明确写下：他“发明了一种钻孔机，对瓦特蒸汽机的成功起了重要作用”。正是由于蒸汽机的汽缸制造工艺问题得以顺利解决，蒸汽机达到了预期的要求，威尔金森立即向瓦特定做了一台蒸汽机，这台蒸汽机不是用来在矿井中提水，而是用来给他的高炉鼓风。这是瓦特蒸汽机第一次由提供抽水的动力发展为为其他的目的而提供动力。瓦特的蒸汽机由此为开端顺利地走入了市场，并由于它所具有的明显的优势，而迅速被社会所接受。
至于威尔金森，由于蒸汽机的制作和生产，他也成为瓦特、博尔顿的亲密伙伴。因为在此之后所生产的蒸汽机的汽缸基本上都是由威尔金森的工厂所提供。
从1775年瓦特、博尔顿合作的索霍工厂开始向伯明翰附近的布卢姆菲尔德煤矿提供架蒸汽抽水机，到1795年，20年内，据瓦特的儿子给顾客的信中所说，这20年来他们生产的蒸汽机，“其中只有不到三台或四台的汽缸是别的厂家所制造，其余都是由威尔金森的工场所提供的。”
由此可见，一个创造性的发明设想，如果当时的社会生产不能提供满足这一发明要求的材料和工艺要求，那么，超前的设想就会付诸流水，或被束之高阁。所以，虽说威尔金森与瓦特蒸汽机的发明没有一点关系，但是，最终使瓦特蒸汽机从试制失败走向成功，与他提供用钻孔机加工出所需精密的汽缸密不可分的。而且，使瓦特蒸汽机首先开辟其用途的，也是从威尔金森开始的。
威尔金森是一位性格上很有特点，事业上又很有开拓精神的工业实业家。关于他的故事，及他在工业革命中的其他贡献，下面我们将继续介绍。我们仅仅从威尔金森在材料和制作工艺上给了蒸汽机以关键性的帮助，而瓦特蒸汽机又在动力上改变了威尔金森炼铁工的规模和面貌（威尔金森的炼铁厂后来发展为铁制造工业了）这一点来看，我们已经可以体会到大工业生产之间彼此的依赖与合作，已经突破了手工小生产各自为政的自给自足方式，而形成了一种新的，又分工又合作，并且是大工业生产的相辅相成关系。
从1774年制成第一台蒸汽机算起，到1780年瓦特44岁的7年里，瓦特和博尔顿一共制造了40台蒸汽机。不过博尔顿经营蒸汽机的方法很不同一般，每台蒸汽机并不是像我们现在理解的那样，是将一台机器完全造好经过检验合格以后才出厂的。当时他们只是接受需要定购蒸汽机厂家的订货，而后向订货厂家提供图纸，至于蒸汽机的各个零部件，则根据图纸上的要求分别向有关的翻砂厂家和炼铁厂家去定制，比如汽缸，瓦特和博尔顿就常推荐。
订货厂家到威尔金森的工场去定制，因为他那里的钻机的精确度可以说是无敌的。至于瓦特和博尔顿合作经营的索霍工场，主要由博尔顿承担提供技术熟练的工人和加工制造那些需要特别精心制作的机械零件；等一切部件都准备好了，由瓦特去担任技术指导，博尔顿则组织工人安装机器。
所以，博尔顿将瓦特和自己称作是“蒸汽机的设计人和安装人，也是利用他们的发明物的厂家的企业顾问”。至于收费，他们只向买主收取购买机器的材料、制作和安装费用；至于利润，他们要求买主从比使用同等马力的火力机所获得的节省燃料费的1/3，比如说，如果使用市面上一般的具有同等马力的火力机一年要花费500英镑的燃料费，现在用瓦特蒸汽机所用燃料只需花费200英镑就够了，那节省下来的300镑燃料费当中，分出100英镑给瓦特和博尔顿他们，而使用的厂家还可以净得益200英镑。
根据瓦特所获得的专利权，瓦特他们定出的这种专利收费标准，既确保了瓦特的发明是确实有效益的，也合理地保证了发明者和使用发明物的厂家双方收益，按理说是公平而又合理的。但是，一旦等到使用了瓦特蒸汽机的厂家确实从使用这种蒸汽机获得了收益，而这种收益又已经进入厂家腰包的时候，再要他们从已经进入腰包的利益中拿出1/3的利润来付给蒸汽机的发明人瓦特和蒸汽机的安装人博尔顿的时候，他们就舍不得了，特别是康沃尔郡的矿主们，他们悄悄地联合起来，在全郡开展了一个请求议会取消蒸汽机专利权的运动。为此，瓦特和博尔顿的索霍工场，为保护自己的专利权，与这个郡的矿主们打了好几年的官司。
瓦特对于矿主们这样无视他的发明的专利十分愤慨，他曾说：他们控诉我们设立了一种垄断，但是，即便它是一个垄断，可这个垄断毕竟使得他们的矿山比以前出产得更多了，收益也更多了……他们说，因使用机器而必须偿付使用费，对他们来说是不方便的，那么，如果我将裤腰上小钱袋的纽扣扣上，这对那些想摸偷我的钱包的人来说，也是不方便的……
我们没有权利强迫任何人使用我们的机器。如果这些家伙竟来向议会控诉他们完全可以避免的不方便，议会对此将如何回答呢？诉讼进行了好几年，瓦特和博尔顿决不妥协，最后他们终于胜诉，一下子收到了长期拖欠的应付使用款3万英镑之多。
但是，关于蒸汽机的竞争却日益激烈，因为用蒸汽机给矿井排水这个领域已经完全被专利权所包括，其他试图生产蒸汽机的人必须动足脑筋探寻蒸汽机作为动力的新用途。
由于矿井的积水都在井下，当人们为利用蒸汽机去抽提矿井的水的时候，活塞只需作上下垂直移动，利用可形成的真空和大气压力，就可达到将矿井中的水挤压抽取到井上的目的，但是如果指望蒸汽机作为其他用途的动力，那么，垂直运动就显然是达不到这个目的的。
当时人们已经有了用水力去推动的磨、纺纱机等等，都是利用大小不同的齿轮和曲柄，将水力从直线运动转换成旋转的运动才能作为动力使用。但是怎样才能达到使蒸汽机的活塞杠杆所进行的直线运动转换成圆周运动呢？当然，从古老的机械传动结构上去寻求启发，采用曲柄连杆，也就是类
似古老的磨刀匠的踏板轮或古老的磨的结构，完全可以将垂直运动式往复运动这样的直线运动，转变为旋转运动，也就是圆周运动。有记载说，瓦特本来也想到可用曲柄和偏心轮的方法将杠杆的往复运动转变为圆周运动，并且在实验上也已获得成功，但是这个想法被工厂里的一个工人泄露出去了，并且很快被另外的一个竞争者抢先申请到专利权。瓦特不得不另辟蹊径，寻找新的路线来实现蒸汽机的发明。也有材料说，瓦特觉得这种转变的方式没有什么创新，为这个去申请专利，就好比对一把本来是用来切面包的刀，现在申请专利说可以用它来切干酪一样，不见得能被获准享有发明的专利权。在索霍工厂里，博尔顿和瓦特培养了一批极好的工头作为自己的助手。
其中有一位工头就给了瓦特的发明以很有作用的暗示。这位工头的名字叫默多克。默多克1754年生于苏格兰，是一个水车匠的儿子，他把请求批准参加到索霍工人的行列当作是一种荣誉。入厂以后，因为聪明、勤劳有发明力而受到青睐。他确实不是一般的工人。1792年，他第一个认为煤中有着比煤作为单一的固体燃料更多的东西，他将煤加热提炼出煤气，并且发明了用煤气照明的煤气灯。煤气灯虽然在大约一个世纪以后被爱迪生发明的电灯所取代，但这种煤气后来成为我们现在所使用的煤气。当然，就默多克对蒸汽机的贡献来说，他也发明了许多与蒸汽机有关的机件。默多克也是“月光学会”的会员，当然有更多的机会与瓦特共同探讨关于蒸汽机的改进设计问题，当时最迫切的是如何设法将蒸汽机的直线运动改变为圆周运动。默多克认为，如果在活动杠杆的一端带有一个小齿轮，小齿轮随着活塞的上下活动而转动时，它的齿轮再带动与之相连的大直径的轮子旋转，就可构成旋转运动。当然，也可以把齿轮套齿轮的转动结构设想得再复杂些，总之是像行星绕着太阳转动那样，让小齿轮的转动带动着大齿轮的转动。默多克还为这一设想起了一个美妙而又形象的名字叫：“行星的运行”。瓦特很赞赏并且接受了这个设想，1781年，瓦特申请了他的第二个关于使蒸汽机进行圆周运动的专利，设计出了“行星齿轮机构”等五种构件，还包括增加一根连杆，使活塞在一进一退两个动作时都能推动连杆动作的“返作用”，使蒸汽机工作的效率提高一倍。默多克后来成为索霍工厂中负责安装、检查、修理蒸汽机的工头，在《简明不列颠百科全书》及阿西莫夫著作《古今科技名人辞典》中，都为他单立了条目，认为他也是一位发明家。
1784年，瓦特又根据他发现的“瓦特的平行四边形”作用，申请了“平
行连杆机构”专利权。1788年，又发明了离心调速器和节气阀；1790年，又
完成了汽缸示动器的发明。
到此为止，瓦特完成了对蒸汽机的整个发明过程。瓦特对蒸汽机的主要发明的重要性，他的专利的广告性，以及他与合作者善处的策略，这一切保障了瓦特赢得从1769～1890年在蒸汽机上享有的盛誉，尽管在他之前已经出现了在生产上加以应用的蒸汽机，而在他的同时代也有不少人对蒸汽机进行过研究，提出过各自的发明，但最终人们（社会）
终于还是承认瓦特是蒸汽机发明人。蒸汽机并不创造大工业，但是，它为大工业提供了动力。特别是当1784年瓦特对自己提出的将蒸汽机由直线运动转变为圆周运动的专利申请书时，
已经预见到蒸汽机必将转化为一切机器的动力的光辉前景。他在那份申请专利的说明书上提示说，利用蒸汽机的活塞联结杆或冲模连接起来可以锻造铁和其他金属的可能性。
就连19世纪的马克思，在他的为写经济学而写的笔记《机器·自然力和科学的应用（蒸汽、电、机械的和化学的因素）》中，也高度评价了瓦特的贡献。马克思强调指出：瓦特的伟大天才表现在，他在1784年4月获得的专利说明书中，预见到蒸汽机的一切可能用途，并指出利用它来建造机车、锻造金属的可能性。
确实，瓦特对蒸汽机的改进以及以后所作出的种种发展，从技术上说都是十分重要的发明。但他更大的贡献，也可以说是他的天才，是表现在他的思想的开拓和活跃。他将蒸汽机的功能从希罗的蒸汽旋转球玩具，从巴本烂
骨锅的烹调炊具，以至从萨弗里和纽科门的单纯提水工具等功能单一的、狭隘的思路中解放出来，不再将蒸汽机说成是用于某一特殊目的的发明，而是极力设法使它成为可以用之于任何一种领域、任何一种机器上的动力。这种动力使自己的发展犹如自己所任意支配的力量一样不可抵抗，它使一切工业都作用于一种共同的动力，尤其是使用一种人创造的动力，这就使一切工业的发展不再像风力、水力那样受自然条件的制约，又都要服从一般的法则。蒸汽机的改善，对于采矿、冶金、纺织和运输等各个方面都产生了同样巨大的影响，这种影响促使社会的生产面貌发生了革命性的变化，同时也不可避免地渗透到社会各阶层的人们的生活和观念的变化中去。它终于带来了在英国出现的工业革命，而且不断扩大它的影响，在一切
文明国家产生了不可估量的促进作用。当然，也带来了不少新问题。然而不管怎么说，人类从此进入了一个新的时代，人类的文明也由此发展到一个新的阶段。至于它所产生的积极影响和消极影响，则要由后人来不断解决，历史的巨轮不以人的主观意志为转移，而是按着事物发展的规律阔步前进！