Las máquinas de vapor dependen de la expansión del vapor para realizar el trabajo, y el principio de funcionamiento de las locomotoras de vapor no es una excepción. Cuando el fogonero llena el horno con carbón, la energía química contenida en el carbón se convierte en energía térmica durante el proceso de combustión, calentando y vaporizando el agua en la caldera de la locomotora para formar vapor sobrecalentado a más de 400°C, que luego ingresa a la máquina de vapor. para expandirse y realizar trabajo, el pistón de la turbina de vapor se empuja para alternar, y el pistón cambia el movimiento lineal alternativo a un movimiento circular a través de la biela y el balancín, lo que hace que las ruedas de la locomotora giren, empujando así el tren hacia adelante.