V roce 1810 mohl George sklidit první úrodu, kterou zasel svým studiem. Ve vedlejším dole totiž měli parní pumpu, ale vodu z dolu nedokázali vyčerpat, což hlavního inženýra dohánělo až k zoufalství. Stephenson se to dozvěděl a nabídl se, že pomůže. Stačily mu tři dny na nutné změny a opravy. V dalších dvou dnech stroj vyčerpal všechnu vodu a důl byl vyprázdněn. Stephenson dostal odměnu 10 liber. Ale více ho těšilo, že si vydobyl pověst zdatného odborníka. Ani tento úspěch však nepovažoval za vrchol svého snažení. V duchu stále přemýšlel o takzvané Trevithickově "lokomotivě", což byl parní stroj vytvořený v roce 1804 Richardem Trevithickem. Šlo v podstatě o to, že parní kotel s válcem byly upevněny na vozových kolech, která byla složitými převody pomocí ozubených kol spojena s pístem válce. Tento stroj byl schopen přepravit za 4 hodiny desetitunový náklad na vzdálenost 16 kilometrů, ale litinové koleje pod ním praskaly. Trevithick se o čtyři roky později pokoušel prosadit se s dalším podobným strojem, ale nedopadlo to valně. Podle jeho vzoru se snažili jít stejnou cestou i jiní technici, ale zatím z nich nikdo neuspěl.
A tak přišla chvíle pro Stephensona. Právě ve slévárně, kde byl zaměstnán, se mu podařilo v roce 1814 zkonstruovat svoji první lokomotivu, která byla použita na důlní dráze v Killingworthu. Lokomotiva utáhla osm vagonů a docílila rychlosti asi sedm kilometrů za hodinu. Avšak pára vyrážela přímo z válce a plašila koně a dobytek podél trati. Proto Stephenson do značné míry svoji lokomotivu modifikoval, a to nejen její vnější podobu. Nechal totiž páru odvádět z válce do komína, čímž zvýšil tah, dosáhl rychlejšího spalování uhlí a tím i vyšší výkonnosti stroje. O rok později zkonstruoval druhou lokomotivu. Tento stroj pokřtěný "Blücher" vážil pouhé čtyři tuny a jeho specialitou bylo, že písty válců působily přímo na kola, takže lépe seděl na kolejích. Dokázal přepravit náklad těžší než 30 tun. Stephenson jej poprvé předvedl 25. července 1815. Řada lidí tehdy jásala, že tento vynález nahradí koně, ale technicky orientovaní lidé včetně samotného tvůrce se drželi "při zemi", neboť počítali s tím, že k tomu ještě bude nějaký čas zapotřebí.