En 1769, Il apporta une série d'améliorations à la machine à vapeur de Newcomen, ce qui a permis de passer d’une machine d’usage limité à une machine efficace aux nombreuses applications. Ce fut la source d’énergie principale de la Révolution industrielle naissante, dont elle a considérablement accru la capacité de production. Elle fut également essentielle pour les progrès qui ont suivi dans le domaine des transports, comme le bateau à vapeur et surtout le chemin de fer, avec le quasi-monopole des locomotives à vapeur jusque dans la seconde moitié du 20ème siècle.
Le watt, de symbole W, est l'unité internationale de la puissance. Cette unité rend hommage à James Watt.