В 1742 году у главного механика уральских заводов Никиты Бахарева появился очередной ученик. В Канцелярии Казанских и Сибирских заводов было записано: «Механической ученик Иван Ползунов, отроду 14 лет, в службу вступил в 1742 году апреля с 19-го дня в механические ученики, из солдатских детей, поместья не имеет. В настоящем чину с того ж году, месяца и числа. Жалованья в год получает шесть рублев».

Четырнадцатилетний сын солдата и крестьянки оказался одаренным учеником. Иван делал успехи в Горнозаводской школе Екатеринбурга, особенно в арифметике, поэтому Бахарев взялся за его образование и за четыре года обучил механике, расчетам, чертежам, металлургии и работе на заводских машинах.

В 1747 году в Екатеринбурге проездом был командир Колывано-Воскресенских заводов Андреас Баэр. Он ехал в Барнаул и по дороге собирал лучших горных специалистов для царских заводов. Ползунов под требования Баэра подходил идеально, несмотря на юный возраст: Ивану на тот момент было всего 18 лет. Заводского командира это не смутило. Молодой инженер переехал на Алтай и получил должность гиттеншрейбера — смотрителя и учетчика при плавильных печах.

В XVIII веке основным источником энергии на промышленных предприятиях было водяное колесо, поэтому заводы строили на берегах рек, далеко от рудников. По мере разрастания производств нагрузка на инфраструктуру становилась все больше, и профессиональный логист Ползунов видел это. Кроме того, он хотел решить еще две проблемы: «водяное руководство пресечь» и «облегчить труд работных людей».

Ползунову явно нравилось создавать новое и модернизировать старое, и в 1763 году он представил начальнику Колывано-Воскресенских заводов Андрею Порошину проект «огненной машины» — пароатмосферного двигателя. Ползунову тогда было 35 лет.

В отличие от английских машин Томаса Севери и Томаса Ньюкомена двигатель Ползунова состоял из двух цилиндров, что позволяло ему работать без использования гидравлического привода. В пояснительной записке к устройству изобретатель указал: «За главные в машине члены следственно предпочесть: воздух, воду и пар, которые в беспрерывном действии содержать машину повинны».

Два цилиндра работали на один общий вал, никаких водяных колес не требовалась. Предприятия, на которых бы использовалась паровая машина Ползунова, можно было размещать и вдали от рек.

Проект машины был представлен Екатерине II. Императрица или впечатлилась, или не подала виду, что ничего не поняла, и произвела солдатского сына Ползунова в «механикусы с чином и званием инженерного капитан-поручика» и выделила специальную премию в 400 рублей. Для сравнения: в 1745 году годовое жалованье отца русской науки Михаила Ломоносова составляло 660 рублей. Однако Иван Шлаттер посчитал, что внедрение машины Ползунова будет невыгодным, и предложил остаться с британскими двигателями, хотя и похвалил разработки инженера: «За новое изобретение почесть должно».

С 1764 года Ползунов все-таки начал изготавливать новую машину по составленному плану. В течение 13 месяцев он собирал конструкцию, высота которой в итоге составила 18,5 метра. Для реализации задумки инженеру пришлось сделать специальный токарный станок и создать некоторые детали весом до 2,7 тонны.

В течение двух лет инженер работал над своим изобретением. До пробного запуска машины оставалась буквально неделя, но нервное и физическое напряжение истощили организм мастера. Ползунов подхватил чахотку и умер в возрасте 38 лет, так и не увидев свой двигатель на производстве.

«Огненная машина» была запущена учениками изобретателя Иваном Черницыным и Дмитрием Левзиным. Седьмого августа 1766 года двигатель заработал. За три месяца непрерывной работы устройство не только полностью себя окупило, но и позволило заводу сэкономить порядка 11 тысяч рублей на ручном труде. Но дальше аппарат Ползунова работать не смог: перегорел котел. Никто из рабочих и учеников не знал, как исправить неполадку, это мог сделать только сам изобретатель, который не успел оставить рекомендаций по ремонту машины.

Поскольку в России XVIII века не было патентного законодательства, мир не узнал об устройстве Ивана Ивановича, и не было возможности вписать Ползунова в историю как первого создателя парового двигателя. Патентное право появилось в нашей стране только в 1830 году.

До 1782 года, когда Уатт запускал в Европе свою «первую паровую машину», устройство Ползунова стояло на Барнаульском заводе, пока его не разобрали по частям.