Черепановы создали первый русский паровоз и первую русскую железную дорогу с паровой тягой. Основными транспортными средствами того времени были гужевая и бурлацкие тяги. Внося своё предложение о постройке рельсовой дороги на паровой тяге, Е. А. и М. Е. Черепановы, как и всегда, исходили из присущего им стремления «неослабно заводить машины» для пользы производства и «облегчения сил трудящихся».

Их подход к решению транспортной проблемы в корне oтличaлcя от подхода П. К. Фролова и его последователей, выдвигавших се предложения о рельсовых дорогах ранее Черепановых, но считаших возможным ограничиться конной тягой на транспорте. Предложение Черепановых о сооружении на Нижнетагильских заводах рельсовой дороги с паровой тягой, как всегда, вначале не было поддержано владельцем завода и его главными приказчиками, хотя малопроизводительный и отсталый заводской транспорт обходился весьма дорого.

В начале 1830-х гг. Мирон Черепанов уже занялся разработкой проектов постройки «паровой телеги», хотя никаких официальных разрешений ещё не было получено. Ему приходилось рассчитывать при этом только на собственные творческие силы, а также на помощь отца и Ф. И. Швецова, который был активным сторонником постройки чугунных дорог и занимал в то время должность главного инженера одного из демидовских заводов.

Но в 1833 г. М. Е. Черепанов был отослан вначале в столицу, а затем в Англию для изучения опыта «выделки полосного железа посредством катальных валов... топления и плавки стали на тамошний манер... добычи, обжига и плавки железных руд...»

В длинном предписании Петербургской конторы, вручённом М. Е. Черепанову, не было ни одного слова о необходимости или желательности ознакомления с достижениями транспортной техники в Англии, где жил и работал прославленный Стефенсон. Но изобретателя это не остановило.

По собственной инициативе он постарался увидеть как можно больше паровозов и железнодорожных сооружений, но рассчитывать на глубокое ознакомление с их устройством и работой он не мог.

Хозяева английских железных дорог слишком дорожили своей монополией, чтобы позволить приезжему иностранцу увидеть внутреннее устройство хоть одной машины или тем более снять с неё какие-либо рисунки и чертежи. Поэтому опыт англичан при разрешении стоявших перед изобретателями сложных технических задач мог быть учтён лишь в минимальной мере.

Е. А. и М. Е. Черепановы приступили к созданию первого русского паровоза вскоре после возвращения Мирона из заграничной поездки в октябре 1833 г. По «определению» заводской конторы их помощником был назначен Аммос Черепанов, племянник Ефима, впоследствии продолживший славные дела талантливых родственников. Работа шла быстро и успешно. Е. А. и М. Е. Черепановы придумали много усовершенствований. Например, количество парообразовательных трубок в котле «для усиления жара» было доведено до 80-ти. Следует отметить, что в котле стефенсоновского паровоза «Ракета» их было всего 25, и только котёл самого мощного его паровоза, построенного в начале 1830-х годов, имел 89 трубок. Черепановы сконструировали удобный механизм обратного хода и решили очень много сложных технических задач, возникавших в процессе постройки паровоза.

В августе 1834 г. первый русский паровоз был «пущен на колёсопроводы». Чугунная дорога, по которой ходил первый паровоз Черепановых, имела протяжённость около 800 м. Рельсы в отличие от английских линий, где применялись каменные опоры, были уложены на шпалах. Ширина колеи дороги достигала 1645 мм, то есть ничего не имела общего ни со «стефенсоновской» колеей в Англии (1435 мм), ни с колеей некоторых других зарубежных дорог. Ширина имевшихся в то время русских конных рельсовых дорог не превышала 1 м. Вследствие этого «чугунку» Черепановых закономерно считают первой русской дорогой с широкой колеей.

Рельсы были чугунные, грибовидные, укреплявшиеся в подушках («подстаментах»). Изобретатели, конечно, понимали, что изготовление рельсов из железа, а не чугуна значительно повысило бы их качество. Но зная, что заводское начальство и без того считало их «затею» слишком расточительной, не осмелились даже поставить об этом вопрос.

Паровоз Черепановых перевозил около 3,5 т со скоростью до 15 км в час. Он имел горизонтально расположенный котел в форме цилиндра, длиной 1,7 м, диаметром 0,9 м. Два горизонтальных паровых цилиндра паровоза имели диаметр 178 мм. В 1835 г. о паровозе писали: «Запас горючего материала, состоящего из древесного угля и потребной на действие воды, следует за пароходом в особом фургоне, за которым далее прикреплена приличная повозка для всякой поклажи или для пассажиров в числе 40 человек».

Свой второй, более мощный паровоз Е. А. и М. Е. Черепановы стали готовить к постройке сразу же после того, как пустили на рельсы первый. В марте 1835 г. второй паровоз грузоподъёмностью до 17 т был «совершенно отстройкою кончен». Расходы на него составляли менее полутора тысяч рублей. В «Горном журнале» за июнь 1835 г. отмечалось, что он «удовлетворяет своему назначению, почему и предложено ныне же продолжать чугунные колесопроводы... до самого медного рудника и употреблять пароход для перевозки медных руд из рудника на завод».

Дорога Нижнетагильских заводов, протяжённостью до трёх километров, была построена довольно быстро. Это уже была не экспериментальная железная дорога, а дорога, выполнявшая существенные производственные задачи. Она возникла ранее Царскосельской, о которой позже писали как о первой железной дороге в России. И хотя это была рудовозная дорога и линия частного пользования, изобретатели Черепановы имели такой технический опыт, который мог быть широко использован. Однако они не добились никакой поддержки в этом направлении от своих хозяев и заводской администрации, несмотря на все усилия.

Благодаря Е. А. и М. Е. Черепановым Россия стала второй страной в мире после Англии, где создавались собственные паровозы. По времени введения железных дорог с паровой тягой наша страна занимает четвёртое место после Англии, США и Франции.

Талантливые уральские механики, несмотря на занятость, уделяли большое внимание подготовке молодых специалистов из детей крепостных. Механическое заведение, устроенное на Выйском заводе, стало передовым техническим центром всей Нижнетагильской группы демидовских заводов. Весной 1833 г. в помещении Выйского механического заведения была открыта Высшая заводская школа. Туда переводили учеников старшего класса Выйского училища, проявивших любовь к техническим наукам. М. Е. Черепанов преподавал там механику. Аммос Черепанов обучал мальчиков Выйской школы черчению. К этому времени самый молодой из мастеров Черепановых Аммос не мог повседневно, как прежде, сотрудничать со своими старшими родственниками и наставниками. Он был переведён в другое место, где выполнял ответственные чертежи и разрабатывал оригинальные проекты сложных механизмов.

Однако труды Е. А. и М. Е. Черепановых не получили ни признания, ни должного развития. Краткие публикации в 1835 г. в «Горном журнале» и в «Коммерческой газете» были мало кем замечены. Только в 1902 г. появилось в «Горном журнале» ещё одно краткое сообщение о паровозе Черепановых.

О замечательном начинании Черепановых забыли надолго и основательно. В 1837 г. в печати появилось много статей об окончании строительства Царскосельской железной дороги, но имя Черепановых даже не было названо. Больше всего и прежде всего в этом замалчивании дела Черепановых повинны их хозяева Демидовы, любившие выступать в роли меценатов, учреждать премии за научные работы и т. д. Склонностью к собственному возвеличиванию и позе особенно отличались Павел и Анатолий Демидовы, сыновья Николая Никитича, умершего в 1828 г. Именно в те годы, когда хозяевами Нижнетагильских заводов были Павел и Анатолий, совершены были самые замечательные из дел Черепановых. Однако ни Павел, ни Анатолий Демидовы даже не попытались отдать должное трудам своих «домашних механиков».