En stationär ångmaskin använder ångkraft för att driva andra instrument än dem själva. De användes vanligtvis för att driva broar, barriärer, driva kvarnar och fabriksmaskiner. Senare modeller användes för att generera el. Sådana motorer arbetar från en fast position och används inte som transportsätt, även om vissa har använts för att driva hjul på ångfartyg.
Grundläggande ångmaskiner fungerar när högtrycksånga släpps in i en cylinder. Denna cylinder har en kolv som trycks i en riktning av ångan, driver ut kyld avgasånga ur en ventil och skapar rörelse genom kolvstången. Denna rörelse flyttar hjulen på ett ångtåg och skjuter motorn framåt. Sådana motorer trycker kolven åt ett håll, sedan åt andra hållet genom att alternera i vilken ände av cylindern ångan kommer in.
Den första stationära ångmaskinen uppfanns av Thomas Savery och förbättrades sedan av engelsmannen Thomas Newcomen och skotten James Watt. 1698 uppfann Savery en ångmaskin som skulle pumpa ut vatten ur en kolgruva från Cornwall. Hans grundläggande design förbättrades på 18- och 19-talen, men ersattes av elektricitet och förbränningsmotorn på 20-talet.
År 1705 uppfann Newcomen den första strålmotorn. Denna stationära ångmaskin använde en svängbar balk kopplad till en vertikal kolvcylinder nedanför. Watt förbättrade bland annat motorn genom att lägga till en kompressor. Balkmotorn användes främst för att pumpa vatten och för att köra kvarnhjul. Den användes också på ångfartyg.
En kortlivad variant av den orörliga motorn var bordsmotorn. Denna motor liknade strålmotorn, men satt på en bordsbas och var kopplad till ett svänghjul via en vevstake och ett tvärhuvud. James Sadler uppfann motorn och använde den vid Portsmouth Block Mills. Jämfört med andra motorer var den både långsam och svag.
George Henry Corliss, en amerikan, lade till roterande ventiler till den grundläggande stationära ångmotoridén för att skapa Corliss-motorn. Corliss byggdes först 1848 och tillät variabel tidpunkt för driften av sina ventiler. Den användes mestadels för skaftning i fabriker och generering av el med dynamo, eftersom den var mycket bränslesnål.
1828 utvecklade James Perkins Uniflow-motorn som använde en halvcylinder och tillät kolven att röra sig i endast en riktning. Eftersom avgaserna och bränsleångan alltid kom in i sina respektive ändar av cylindern, ledde det till ökad värmeeffektivitet. Uniflow var anpassad för olika ångmaskiner, men användes mest för att generera el.
Den brittiske uppfinnaren James Hornblower skapade den första sammansatta stationära ångmaskinen 1781. Han resonerade att om energi och verkan kan genereras från trycksatt ånga i en cylinder, så kan samma ånga flyttas till en annan cylinder för att generera mer kraft. Hornblower byggde motorer där det fanns minst två cylindrar och varje kolv efter den första reagerade på lägre tryck.