Sebbene esiste una grande varietà di tipologie di locomotiva a vapore, tutti i modelli hanno in comune alcuni elementi costruttivi di base. Essenzialmente una locomotiva a vapore è composta da un carro, struttura portante della locomotiva, un generatore di vapore, un motore a cilindri ed un sistema per la trasmissione del movimento dal motore alle ruote su cui poggia il carro. Il carro ospita anche il carbone necessario per l'alimentazione del generatore di vapore. Quest ultimo comprende una camera di combustione in cui il carbone brucia, circondata da una caldaia contenente acqua, che viene portata all'ebollizione essendo a diretto contatto con il calore della combustione. Il vapore così generato viene convogliato, attraverso un cassetto di distribuzione, ai cilindri facenti parte del motore in modo da regolarne il funzionamento e la velocità. Il moto dei pistoni viene infine convertito e trasmesso mediante appositi meccanismi alle ruote.