Etter at Clapeyron var ferdig utdannet i Frankrike, dro han i 1820 til Russland hvor han var engasjert for å modernisere broer og veier samt gjøre bruk av jernbaner basert på vestlig ekspertise. Etter 10 år var han tilbake i Paris hvor han fikk en ledende rolle i den første utbygningen av jernbanenettet i Frankrike. Han gikk spesielt inn for å forbedre bruken av damplokomotiv. I den sammenhengen kom han over et teoretisk arbeid av Sadi Carnot som hadde undersøkt hvordan dampmaskiner kan gjøres mer effektive. Dette arbeidet var til da nesten fullstendig oversett, men Clapeyron ga det en mer forståelig fremstilling slik at dets betydning ble allment kjent. Dette førte også til at hans navn knyttes til Clausius-Clapeyrons ligning som senere har hatt en sentral plass i termodynamikken.