複式機関
アンドレ・シャプロンによって1929年から進められた有名な改造の多くはド・グレン式に対するものであった。シャプロンは、ガストン・ドゥ・ブスケやマルク・ド・カッソなどの他のフランスの技術者と共にこうした機関車で最高の効率を達成した。
ミュンヘンのマッファイ社もまたドイツの4シリンダー複式機関車、多くはフォン・ボリースの後期のシステムのかなりの割合を製造した。単式膨張を強制する国有鉄道の全面的な標準化政策にもかかわらず、少数ではあるが1908年からの設計のマッファイのパシフィック機が勾配が多く軸重制限の厳しい路線でかけがえがないものとみなされて、1931年まで新規に製造された。
設置面積や重量の制限の比較的緩かった定置式蒸気機関では複式機関が広く用いられた。通常の構成は高圧シリンダーと低圧シリンダーが1つずつで2つのクランクを利用していた。紡績工場などで使用された。日本にも輸入され、トヨタ産業技術記念館には1898年スルザー社製の定置式蒸気機関が保存、展示される。
鉄道の機関車に複式を適用することは1880年代初期から普及し、1890年代には大流行となった。多くの数が製作され、ほとんどは2シリンダーまたは4シリンダー複式で、フランス、ドイツ、オーストリア、ハンガリーで開発された。アメリカ合衆国の場合20世紀初頭に下り、その後こうした機関車は次第に淘汰された。整備費用が見込みを上回り、過熱蒸気を利用した方式により安価に同等の効率を達成できたためである。にもかかわらず、複式マレーは1952年までノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道によって製造された。
舶用機関はほとんどが直列複式構成である。ポルタは舶用機関も定置式に分類している。舶用では、石炭を自分で輸送することから、自律的に動作し作動領域を拡大することが必要とされる。このため古い海水焚きボイラーはもはや不適切で、復水器を使ったクローズサイクルの真水を用いた機関に置き換える必要があった。結果として1880年頃から、3段から4段の膨張を行う多段膨張機関が登場した。こうした機関では、もし適切ならば各膨張段階が仕事を3つから4つに等しく分割するように、一連の次第に直径かストロークかその両方が大きくなる複動式シリンダーを用いる。二段膨張機関と同様に、空間が貴重な場合は合計すると大きな容積となる2つの小さなシリンダーを低圧段階に用いることがある。多段膨張機関では典型的にはシリンダーが一列に並んだ構成であるが、他の形態も多く用いられた。19世紀末にはヤーロー・シュリック・ツウィーディー (Yarrow-Schlick-Tweedy) バランシングシステムが舶用三段膨張機関で用いられた。Y-S-T機関では低圧膨張段階を2つのシリンダーに分割し、機関の両端に配置した。これにより、よりうまくクランクシャフトのバランスが取れ、スムースでレスポンスが速く振動の少ないエンジンとなった。これにより大型の旅客船では4シリンダー三段膨張機関が普及したが、最終的には上下動のないタービン機関へと置き換えられた。
高圧シリンダー2、低圧シリンダー4(シャプロン)
これらのシリンダーは、2以上の軸を駆動するためにずらされていたり、1軸に集中するために一列に並んでいたり、共通のクランクを駆動するために高圧シリンダーと低圧シリンダーが縦列になっていたりする。最後のシステムは20世紀初頭のアメリカ、特にアッチソン・トピカ・アンド・サンタフェ鉄道で採用されていた。