1763–6417 m. taisydamas T. Niukomeno garo mašinos modelį, priėjo išvadą, kad gan didelė šitos mašinos garų naudojimo priežastis: cilindro sienelių atšalimas iki aušinimui naudojamo vandens temperatūros, įpurškimo metu. Išeitis sumažinti garų naudojimą kiekį – atskira kondensuotų garų patalpa. Pasinaudodamas šia idėja, Dž. Vatas 1765 m. sukonstravo eksperimentinę mašina su 16 cm pločio cilindru, o 1768 m. pirmą didžiulę garo mašiną, kurios konstrukcija deja turėjo eilę trūkumų: kondensatoriaus, cilindro. 1769 m. Vatas įsigijo anglišką patentą „garų vartojimo kiekiui sumažinimo, o to pasekoje vėliau – ir benzino mašinose“, kuriame išdėstyta buvo eilė naujų technikos pasiekimų: [[garo marškiniai]] naudojami palaikyti temperatūros lygi cilindre, garo [[rotorinio variklio]] projektas ir kt. 1774 m. garo variklio konstravimas baigėsi; vėlesni tyrimai parodė, kad šitas variklis daugiau nei 2 kartai našesnis už geriausius T. Niukomeno prieš tai konstruotus. 1782 m. Vatas gavo anglišką patentą garo varikliui. Džeimsas įvedė pirmąją galios matavimo sąvoką – arklio galia (vėliau jo garbei buvo pavadintas kitas matavimo vienetas – [[Vatas]]). Dėka ekonomiškumo Džeimso garo mašina tapo populiari ir suvaidino svarbiausią vaidmenį pereinant prie mašinų gamybos ([[Pramonės perversmas]]).
Po 1784 m. Džeimsas Vatas pagrinde užsiėmė garo mašinų tobulinimu savo gamykloje.
