蒸汽火車的構造主要包含以下幾個核心部分：
鍋爐。這是蒸汽火車的核心部件，負責產生蒸汽。鍋爐由火箱、鍋胴和煙箱組成，火箱是燃料（通常是煤）燃燒的地方，鍋胴內部裝有煙管，用於將燃料燃燒產生的熱量傳遞給水，轉化為蒸汽。
汽缸與活塞。這是蒸汽火車的動力部分，將蒸汽的壓力轉化為機械能。活塞在汽缸內往復運動，由蒸汽的進入和排出通過滑閥控制，這種運動通過連桿和搖桿轉化為圓周運動，進而帶動車輪旋轉。
傳動裝置。包括搖臂、連桿和齒輪等組件，負責將活塞的運動轉化為輪軸的運動，進而推動火車前進。
其他關鍵部件。如煤水車、自動進給裝置和氣動系統等。煤水車用於存儲燃料和水分，自動進給裝置調整燃料和水分的供應，氣動系統用於調節火車的制動和牽引力。
蒸汽火車的工作原理是：當燃料在鍋爐中燃燒時，它將化學能轉化為熱能，加熱並汽化水，產生高壓蒸汽。這蒸汽推動活塞運動，通過傳動裝置帶動車輪旋轉，從而牽引列車前進。