Eine stationäre Dampfmaschine verwendet Dampfkraft, um andere Instrumente als sie selbst anzutreiben. Sie wurden normalerweise verwendet, um Brücken, Barrieren, Mühlen und Fabrikmaschinen anzutreiben. Spätere Modelle wurden zur Stromerzeugung verwendet. Solche Motoren arbeiten von einer festen Position aus und werden nicht als Transportmittel verwendet, obwohl einige zum Antrieb von Rädern auf Dampfschiffen verwendet wurden.
Einfache Dampfmaschinen funktionieren, wenn Hochdruckdampf in einen Zylinder eingelassen wird. Dieser Zylinder hat einen Kolben, der vom Dampf in eine Richtung gedrückt wird, gekühlten Abdampf aus einer Entlüftung ausstößt und eine Bewegung durch die Kolbenstange erzeugt. Diese Bewegung bewegt die Räder eines Dampfzuges und drückt die Lokomotive nach vorne. Solche Motoren drücken den Kolben in eine Richtung und dann in die andere Richtung, indem sie abwechselnd an welchem Ende des Zylinders der Dampf eintritt.
Die erste stationäre Dampfmaschine wurde von Thomas Savery erfunden und dann von den Engländern Thomas Newcomen und dem Schotten James Watt verbessert. 1698 erfand Savery eine Dampfmaschine, die Wasser aus einem Kohlebergwerk in Cornwall pumpt. Seine Grundkonstruktion wurde im 18. und 19. Jahrhundert verbessert, aber im 20. Jahrhundert durch Elektrizität und den Verbrennungsmotor ersetzt.
1705 erfand Newcomen die erste Strahlmaschine. Diese stationäre Dampfmaschine verwendete einen schwenkbaren Balken, der mit einem vertikalen Kolbenzylinder darunter verbunden war. Watt verbesserte den Motor unter anderem durch den Einbau eines Kompressors. Der Balkenmotor wurde hauptsächlich zum Pumpen von Wasser und zum Antrieb von Mühlrädern verwendet. Es wurde auch auf Dampfschiffen eingesetzt.
Eine kurzlebige Variante des unbeweglichen Motors war der Tischmotor. Dieser Motor war dem Balkenmotor ähnlich, saß jedoch auf einem Tischgestell und war über eine Pleuelstange und einen Kreuzkopf mit einem Schwungrad verbunden. James Sadler erfand den Motor und verwendete ihn in den Portsmouth Block Mills. Im Vergleich zu anderen Motoren war es sowohl langsam als auch schwach.
George Henry Corliss, ein Amerikaner, fügte der grundlegenden Idee der stationären Dampfmaschine Drehventile hinzu, um den Corliss-Motor zu schaffen. Die Corliss wurde erstmals 1848 gebaut und ermöglichte eine variable Steuerung der Ventilbetätigung. Es wurde hauptsächlich für Wellen in Fabriken und zur Stromerzeugung mit Dynamos verwendet, da es sehr kraftstoffsparend war.
Im Jahr 1828 entwickelte James Perkins den Uniflow-Motor, der einen Halbzylinder verwendet und den Kolben nur in eine Richtung bewegen ließ. Da der Abgas- und Kraftstoffdampf immer an den gleichen jeweiligen Enden des Zylinders eintraten, führte dies zu einer erhöhten Wärmeeffizienz. Der Uniflow wurde für verschiedene Dampfmaschinen adaptiert, wurde aber meist zur Stromerzeugung eingesetzt.
Der britische Erfinder James Hornblower schuf 1781 die erste stationäre Verbunddampfmaschine. Er argumentierte, dass, wenn Energie und Aktion aus Druckdampf in einem Zylinder erzeugt werden können, der gleiche Dampf in einen anderen Zylinder geleitet werden könnte, um mehr Leistung zu erzeugen. Hornblower baute Motoren, bei denen es mindestens zwei Zylinder gab und jeder Kolben nach dem ersten auf niedrigeren Druck reagierte.