En 1769, l'idée du flamand Ferdinand Verbiest est reprise par le Français Joseph Cugnot qui présente le 23 octobre ce qu'il nomme son « fardier à vapeur », un chariot propulsé par une machine à vapeur alimentée par une chaudière. Développé pour le milieu militaire, cet engin autopropulsé est destiné à déplacer de lourds canons. Il atteint une vitesse de 2 000 toises par heure, soit environ 4 km/h, pour une autonomie moyenne de 15 min. Le fardier ne possède ni direction, ni freins, si bien qu'il ne peut éviter de renverser, accidentellement, un pan de mur, lors d'un essai. Un accident qui démontre néanmoins la force développée par ce véhicule de près de 7 mètres de long constitué de bois et d'acier, mais signe la fin de sa carrière.
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Le duc de Choiseul, ministre des Affaires étrangères, de la Guerre et de la Marine, est très intéressé par le projet et suit de près cette innovation, dont un deuxième modèle est produit en 1771. Cependant, il quitte son poste un an plus tôt que prévu et son remplaçant ne souhaite pas donner suite au fardier, si bien que ce dernier est stocké à l'arsenal. Le fardier sera par la suite redécouvert par L.-N. Rolland, commissaire général de l'artillerie dans les années 1800, mais Napoléon Bonaparte n'est pas intéressé par cet engin bouleverser le cours de l'histoire de l'automobile : le moteur à explosion.
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En 1801, l'Anglais Richard Trevithick présente le premier véhicule routier britannique, équipé de trois roues, pouvant transporter 9 passagers, propulsé à la vapeur dénommé « London Steam Carriage » et parcourt à son bord 10 milles dans les rues de Londres. Des problèmes fondamentaux concernant la direction, les suspensions et l'état des routes font que l'automobile « routière » est délaissée, laissant place aux chemins de fer.
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Au milieu du XIXe siècle, les progrès réalisés dans le domaine des machines à vapeur incitent certains à se pencher de nouveau sur les véhicules routiers. Dans la logique des choses, c'est en Angleterre, pionnière dans le développement des chemins de fer, que l'automobile à vapeur prend son essor. Néanmoins, le décret de 1839 limitant la vitesse à 10 km/h pour les diligences à vapeur ainsi que le « Locomotive Act » imposant aux véhicules automobiles d'être précédés d'un homme à pied agitant un drapeau rouge mettent un terme à son développement outre-Manche.
C'est en France que l'automobile à vapeur reprend son cours. Parmi les plus fameuses adaptations de la propulsion à vapeur, il convient de signaler celles d'Amédée Bollée qui commercialise en 1873, au Mans, la première véritable automobile à vapeur, un véhicule appelée L'Obéissante capable de transporter douze personnes à une vitesse de pointe de 40 km/h. Bollée conçoit ensuite, en 1876, un omnibus à vapeur dont les quatre roues sont motrices et directrices, puis en 1878 une voiture appelée La Mancelle plus légère (2,7 tonnes) que son premier modèle, qui dépasse facilement les 40 km/h. Présentes lors de l'exposition universelle de 1878 à Paris, ces deux voitures sont classifiées avec le matériel roulant ferroviaire.
Cette exposition permet au public et à plusieurs industriels de découvrir pleinement ces nouveaux engins. Les commandes affluent de toutes parts, d'Allemagne tout particulièrement où une filiale Bollée voit même le jour en 1880. Bollée part alors à la conquête du monde et présente ses modèles de Moscou à Rome, de Syrie en Angleterre (1880-1881). Un nouveau modèle est lancé en 1880, dénommé La Nouvelle, pourvu d'une boîte de vitesses à deux rapports et d'un moteur à vapeur de 15 ch. En 1881, le modèle La Rapide de six places pouvant atteindre 63 km/h est présenté. D'autres modèles suivront, mais la propulsion à vapeur s'avère une impasse en matière de rapport poids/performance. Bollée et son fils Amédée expérimentent bien une propulsion à l'alcool, mais c'est finalement le moteur à explosion et le pétrole qui s'imposent.
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À la suite des progrès des motorisations, certains ingénieurs cherchent à réduire la taille de la chaudière. C'est ainsi qu'à l'occasion de l'Exposition universelle de 1889, le premier véhicule à vapeur à mi-chemin entre l'automobile et le tricycle, développé par Serpollet-Peugeot, est présenté. Ce progrès notable est notamment dû à Léon Serpollet qui met au point la chaudière à « vaporisation instantanée ». Il obtient par ailleurs sur le véhicule de sa propre conception le premier permis de conduire français. Son châssis mais surtout l'utilisation qu'on lui consacre à l'époque expliquent que ce tricycle soit généralement considéré comme une automobile. Mais malgré l'ensemble de ces prototypes, l'automobile n'est pas encore réellement lancée ; il faudra pour cela attendre la généralisation d'une innovation des années 1860, qui va bouleverser le cours de l'histoire de l'automobile : le moteur à explosion.
