Juntament amb el seu pare, George Stephenson, es dedicà durant molts anys a la fabricació de locomotores de ferrocarril. A l’octubre del 1829, inventaren la Rocket, una locomotora que establí definitivament l’eficiència pràctica del ferrocarril. Durant molts anys estigué implicat en la construcció de línies de ferrocarril a tot el món i recomanà la utilització del ferro forjat, convençut de la superioritat d’aquest respecte a la fosa. També construí ponts, com els que travessaren el Tyne a Newcastle, i el més famós dels primers ponts de ferrocarril: el Britannia Bridge, sobre l’estret de Menai (1846-50). Aquest pont, que durant molts anys fou el més llarg del món, es construí amb grans bigues metàl·liques amb secció caixó de 460 m de llarg, per dins la qual passa el tren.