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大约800年之后，世界文化史的另一位巨人也开始提出类似的设想，他就是意大利的达·芬奇。他设想利用发条积蓄力量，使一个带齿的圆盘进行水平旋转，然后带动有齿轮的车轴的车轮前进，从而使车向前行进。虽然他没有进行实际的研究，但是他绘制了车辆草图，500年以后，科学家根据草图制造了真车，这辆车在上足发条的弹簧推进下行驶了40米。
除了用发条，科学家也尝试用大自然中的动能，如风能。1600年，荷兰科学家西蒙·斯蒂芬参考了帆船制造原理，制造了双桅风力帆车。据说，这种车能沿荷兰海岸奔驰，时速达到24公里。可是，风力帆车只能作为玩具，因为风力的稳定性很差，方向性也难以把握。
1663年，物理学家牛顿最先提出制造蒸汽机汽车，他的理论是利用蒸汽射流的反作用力来推动车辆前进。1668年，比利时传教士南怀仁在中国制造了小型的蒸汽机汽车。这个车长只有60厘米，车身中内装着一个煤炉，煤炉上面放一壶水，水烧开后，蒸汽由弯曲的瓶口高速出，带动叶轮，再带动车轮转动。南怀仁的这辆车的基本原理已与现代的汽车接近，后来被认为是汽车的“始祖”。
1765年，在英国格拉斯哥大学管理教学仪器的詹姆斯·瓦特（James Watt）设计了一种带有分离冷凝器的蒸汽机。这种蒸汽机的冷凝器与汽缸之间有一个调节阀门相连，使它们既能连通又能分开。这样，既能把做工后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使汽缸内产生同样的真空，避免了汽缸在一冷一热过程中热量的消耗。按照图纸，瓦特辛辛苦苦造出了几台蒸汽机，但效果反而不如老式的蒸汽机，甚至四处漏气，无法开动。直到1769年，瓦特克服了在材料和工艺等各方面的困难，终于制出了第一台样机，并先后获得四项重要专利。有趣的是，当时有人委托瓦特制造利用蒸汽机提供动力的机车，但由于瓦特是一名清教徒，认为高压的蒸汽压力会使蒸汽机成为一台危险的机器，他拒绝了商人们的要求，并禁止以他的专利为基础建造蒸汽车辆。
詹姆斯·瓦特（James Watt）
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