瓦特出生在蘇格蘭一個技工家庭，爸爸是一位工程師，母親是一位普通家庭婦女。由於他小時候體質很弱，經常頭痛感冒，小毛病不斷，所以到了上學的年齡，家裏還沒有把他送進學校，就在家中由母親教他。這樣過了上學年齡好幾年，瓦特才被送進學校。由於身體差，比他小幾歲的孩子和他個兒差不多。
瓦特從小就很聰明，尤其是鑽研問題到了入癡入迷的程度。6歲那年的一天，家裏來了一位客人，見瓦特拿著粉筆在火爐旁的地上亂畫，就對他父親說：“孩子這麼大了，怎麼還愛在地上亂畫？”
瓦特的父親笑著答道：“你仔細看看我兒子畫什麼吧！”客人走近一看，發現瓦特在地上畫了許多圓圈，真還有點名堂，而且標示得很細致，還在上麵標著計算的數據和文字。客人問了他幾個問題，瓦特答得又快又好，客人感到很吃驚，瓦特的父母也為他感到高興。
瓦特從小愛細心觀察，喜歡獨立思考。有一次，瓦特在姑媽家吃晚飯，吃到一半，廚房傳來“噗噗”的聲音，他跑到廚房一看，原來爐子上的水燒開了，蒸汽把壺蓋頂得噗噗直響。奇怪！那些熱氣怎麼能把蓋子不停地往上推呢？這一現象吸引了他，這是怎麼回事？他覺得太奇怪了，便目不轉睛地盯著壺蓋，在爐旁待了很長時間，想了很久，忘了吃飯。姑媽看見了，說他是“傻孩子”。可誰想得到，這個“傻孩子”後來發明蒸汽機，就是從這件事受到啟發的呀！
後來，瓦特進入本城的學校學習，由於他刻苦鑽研，各門功課都很優秀，數學成績特別好。他製作了一個數學錯題本，每當在作業或考試時，出現了錯題，他都把它記錄在錯題本上，然後在錯題的下麵寫明出錯的原因和準確的答案。但因身體不好，他沒畢業就退學了，隻得在家裏堅持自學。
瓦特自學的日子也沒有把他的錯題本丟掉，他始終堅持將錯題作記錄。就這樣，他學習了天文學、化學、物理學、解剖學等各學科的知識，還有拉丁文、德文、法文和意大利文。
17歲那年，他出去當學徒，又通過自學學會了製造羅盤等儀器。
通過多年的自學和不懈努力地動手實踐，他最終發明了蒸汽機。瓦特是個勤於觀察、愛思考的好孩子，他在學好書本知識的同時，開闊視野，博覽群書且動手實踐，豐富了自己的知識，最終成功發明了蒸汽機。他的成功在於：始終對自然科學保持著濃厚的興趣，並孜孜不倦地追求自然的奧秘。