Iedere stoomlokomotief, van de kleine Rocket van George Stephenson, tot de grote Big Boy van de Union Pacific Rail Road is een machine die bestaat uit 2 hoofdgroepen: Het gedeelte wat de stoomproduceerd ( de ketel ) en het gedeelte wat de opgewekte stoom gebruikt voor tractie ( cillinders en drijfwerk ).
Stoom is water in de gasvormige vorm. Dit betekend dus dat het water verhit moet worden, en dat er druk op gebouwd moet worden. Dit gebeurd d.m.v. de ketel. De ketel is opgebouwd uit een vuurkist , langsketel en rookkast. Door verbranding van kolen, stookolie of hout wordt er warmte gegenereerd (2). De vuurkist geeft deze warmte af aan de ketel dmv vuurpijpen en vlambuizen (3) die een verbindng vormen tussen de vuurkist en de rookast, door de ketel heen. De rookgassen en warme lucht worden afgevoerd door de vuurpijpen en vlambuizen naar de rookkast, die tevens een vacuum werking heeft zodat er tijdens het rijden een " trek staat " op het vuur, wat een betere verbranding geeft ( bij stilstand wordt deze trek door de blazer gegenereerd ). Deze trek word gegenereerd door de exhaust ( afgewerkte stoom ) het voordeel hiervan is dat de trek wordt afgestemd op de behoefte. Wanneer de locomotief veel kracht moeten zetten ( waardoor er ook meer afgewerkte stoom is ) de trek op het vuur hoger is (5).
De vuurpijpen en vlambuizen geven dus de warmte af aan het ketelwater, en aangezien de ketel een gesloten vat is, zal de ketel opeen gegeven moment druk gaan opbouwen. Net als de meeste warme gassen, heeft stoom de eigenschap op te stijgen. Daarom zit in de stoomdom ( het hoogste punt van de locomotief ketel ) ( 4) de regulateur. Deze klep zorgd ervoor dat de "verse" stoom wordt aangeboden aan de cillinders. Dit kan recht streeks gebeuren ( dan spreken we over "Natte" stoom, met veel condensdeeltjes ). Bij modernere machines wordt de stoom eerst geleid naar de oververhitter, dit zijn kleine buizen in de eerder genoemde vuurpijpen, hierdoor worden de condensdeeltjes ook omgezet in stoom wat een hoger rendement betekend. Vanuit de oververhitterkast wordt de stoom aangeboden aan de cillinders.
