吸気口が上死点側にあり蒸気の流入のみを受け持つ。下死点側に排気口があり排気のみを受け持つ。蒸気は常に吸気口から排気口へ一方方向へ流れるのでこの名称で呼ばれる。
一度利用した蒸気を低圧シリンダで再度膨張させる事によって利用する。低圧シリンダの方が直径が大きい。三段膨張機関、四段膨張機関もあった。膨張段数を増やす事によって単式機関よりもエネルギー効率が高まった。複動式蒸気機関とは異なる。
複動式蒸気機関とはピストンが下がる時だけでなく上がる時にも反対側から蒸気が供給される事により出力する。同じシリンダ径の場合、単動式よりも高出力だが、蒸気の消費量は倍増する。複式蒸気機関とは異なる。
日本では幕末の1853年にロシアのエフィム・プチャーチンが来航し、蒸気で走る模型を披露したり1854年、アメリカのマシュー・ペリーが江戸幕府の役人の前で模型蒸気機関車の走行を実演した記録がある。また、嘉永6年（1853年）、佐賀藩の精錬方であった田中久重、中村奇輔、石黒寛二らによって外国の文献を頼りに軌間130mmの蒸気機関車や蒸気船の雛型 (模型) が製作された。また、加賀の大野弁吉が蒸気機関車の模型を作った記録がある。さらに同時期に長州藩の中島治平が長崎で購入したか木戸孝允がパリで購入したと伝えられるナポレオン号が山口県立山口博物館に保存されている。これらの機関車は2003年に国立科学博物館で開催された江戸大博覧会で展示された。佐賀藩以外にも宇和島藩で伊達宗城が蒸気船の模型を軍学者である大村益次郎とちょうちん屋の嘉蔵(前原巧山)に作らせたとする記録があり、日本では実物よりも先に模型の方が完成したことにより、実物の導入以前に既に蒸気機関の原理や構造への理解が習得されていた。その後、明治維新を経て国内でも文明開化と共に産業革命が起こり普及するが、第二次世界大戦後は内燃機関の普及と共に衰退した。現在では一部の保存団体や愛好家によって維持されたり、教育目的や懐古趣味による模型が作られている。
イギリスのエンジニアであるジェームズ・ワット（James Watt, 1736年1月19日 - 1819年8月19日）は、1769年に新方式の蒸気機関を開発した。これはニューコメンの蒸気機関の効率の悪さに目をつけて改良したもので、復水器で蒸気を冷やす事でシリンダーが高温に保たれることとなり効率が増した。さらに負圧だけでなく正圧の利用、往復運動から回転運動への変換、フィードバックとしての調速機の利用による動作の安定などの改良をしている。蒸気機関の誕生以前の炭鉱では馬が動力として利用されていたが、飼葉代が高騰した際に、炭鉱経営者が馬に代わる動力として安価に入手出来る石炭を利用できる蒸気機関に着目したことが蒸気機関の普及を促進させたとも言われている。またワットは、定置動力としての蒸気機関を市場に供給するにあたり、後年における設備リース的な手法でエンジンを顧客に提供する手段も用いて普及を推し進めた。それまで存在しなかった「馬力」という単位・尺度もワットの考案である。個々のエンジンの性能価値を算定するため、標準的な荷役馬の力も参考に、一定時間の仕事率を指標として作り出された重要な概念であった。その後、蒸気機関に限らずさまざまな動力の尺度に広く用いられることになった。蒸気機関ではボイラーの爆発事故が多く起きたということがあり、ワットはある程度以上の高圧の使用に反対した。蒸気圧を大きく高めて使う時代がきたのはワットの特許が切れてからである。ワットなどによって用途の広がった蒸気機関は、水力に頼らない工場の立地や交通機関への応用（都市化の進展、機関車、蒸気船）など、産業革命・工業化社会の原動力になるとともに、燃料である石炭を時代の主役に押し上げた。
1984年4月に王座決定リーグ戦が行われ、スタン・ハンセン&ブルーザー・ブロディ組（超獣コンビ）が初代王者となった。なお、リーグ戦出場チームは超獣コンビのほか、ジャイアント馬場&ドリー・ファンク・ジュニア組、ジャンボ鶴田&天龍源一郎組（鶴龍コンビ）、グレッグ・ガニア&ジム・ブランゼル組（ハイ・フライヤーズ、AWA代表）の計4チームである。このリーグ戦の最終戦では、馬場が超獣コンビのツープラトン・パイルドライバー（テレビ中継の実況で倉持隆夫は「ツームストン・パイルドライバー」と言っていたが、誤りである）を受け、さらに場外でハンセンにウエスタン･ラリアットを食らってKOされ翌日の試合を欠場、馬場の連続試合無欠場記録は3711でストップした。その後のタイトル戦線はハンセン組に鶴田組、天龍組が絡むことが多く、長州力やロード・ウォリアーズはほとんど顔を出していない。1988年6月、7代目王者のジャンボ鶴田&谷津嘉章組（五輪コンビ）とインターナショナル・タッグ王座のロード・ウォリアーズとの間で統一戦が行われ、五輪コンビが勝って世界タッグ王座として統一された。ベルトはPWFヘビー級王座のベルトを模したものが王座発足時に作成され、それが現在まで使用されている。王座創設当時は全日本はNWAに加盟しており、NWAの規約上加盟団体は独自の王座には世界と冠することができなかったが、タッグ王座についてはNWA本部直轄の世界王座がなかったことからPWFのタッグ王座を世界タッグ王座とすることができた。なお、PWF初代会長のロード・ブレアースはPWFヘビー級王座が出来た時にもタッグ王座の創設を提案していたが、馬場がインター・タッグ王座を全日本の看板とすることを選んだため、PWF発足の11年後という遅いタッグ王座創設となった。