1821 年 4 月 19 日，英国议会通过了修建斯托克顿—达灵顿铁路的议案。 修建这条铁路的发起人爱德华•皮斯写信邀请斯蒂芬逊为这条铁路做一次测 量。斯蒂芬逊在回信中表示虽然目前工作繁忙。但愿意协助皮斯先生测量出 最佳路线，并协助修筑铁路。
斯蒂芬逊向皮斯先生推荐了他铺在黑顿矿区的平滑的金属轨道。斯蒂芬
逊知道如果想说服铁路公司采用他制造的蒸汽机车，而不再用马匹，他就必
须让铁路公司决定使用他的铁轨。
虽然皮斯私下里很向往蒸汽机车，但因为当时蒸汽机车在速度方面显示
不出优势，所以，铁路公司正式采用的标志上面画着一匹马，拖着四节车厢
行驶在路轨上，公司的格言是“牺牲小我，为社会服务”，说明这条铁路也
是使用兽力。

7 月，斯蒂芬逊正式被委任担任该公司的工程师，负责测量和修筑这项 工程。

10 月 15 日斯蒂芬逊开始了测量工作，26 岁的年轻人约翰•迪克逊做他 的助手。刚刚从坎林沃斯煤矿经理尼古拉•伍德处见习回来的 18 岁的儿子罗 勃是斯蒂芬逊的另一位助手。他们在两周内就完成了野外的初步勘测工作。 在测量工作进行时，斯蒂芬逊仍然不忘使用蒸汽机车为动力，并为此进行了 设计。
斯蒂芬逊还为了能在这条铁路上使用机车为牵引动力，写信给伦敦的土
地经纪人，在国内推动铁路交通的先锋威廉•詹姆士先生，“我们十分期盼
这条铁路能行驶火车。”詹姆士提倡铁路运输，他原先构想在铁路上牵引的
动力仍然是马匹和固定式引擎，但很快就开始谈论起蒸汽机车来了，他公开
赞扬斯蒂芬逊的蒸汽机车。

修筑这条铁路使用什么样的轨道材料，是一个重要的问题。当时斯蒂芬 逊和洛施合作制造了铸铁轨道并获得专利，向他们订货者很多。1821 年，漠 佩附近的百灵顿铁工厂工程师约翰•柏金绍发明了长 15 英尺（4.592 米）的 锻铁钢轨也取得了专利。斯蒂芬逊前往参观后认为，锻铁钢轨确实优于他所 发明的铸铁轨道，因此，他建议公司购买柏金绍的轨道。公司的董事们都为 斯蒂芬逊高度的诚实和完整的人格表示感动。如果购买自己生产制造的轨 道，他会有一大笔收入，但是，斯蒂芬逊决心在这条铁路上使用蒸汽机车， 他知道自己将要从事的是一件大事，根据他的经验，使用延展性大的锻铁钢 轨是极其合适的。所以，他宁愿牺牲个人的经济收益，选用较好的锻铁钢轨。

这条铁路的修建，是铁路工程上的创举，斯蒂芬逊立下不少规则，数百 年后直至今天，仍为铁路工程上遵循的规范，例如，铁轨宽度选定 4 英尺 8 英寸半（现在轨距为 1.435 米），至今英国及世界上大多数国家都采用此标 准。
斯蒂芬逊对于枕木的设计、选购及装置也十分重视。他亲自去伦敦察看
及购买橡木；到矿山选购石料；到南威尔士定购部分铁轨……凡是修筑铁路
用的建材的式样、价格、选购、订约等均由斯蒂芬逊作最后的抉择。以至于
忙得他顾不上给住在坎林沃斯乡间的妻子写信，终年忙碌奔波于修筑铁路
上，将全部时间都用于工作。
1822 年 5 月 30 日，这条铁路的第一段铁轨在斯托克顿正式安装。举行

了盛大的开工典礼，斯托克顿市市民举行庆祝游行，市内钟声鸣响及港内大 小船只汽笛齐鸣，礼炮声不绝于耳。300 名手持铁锹、铁铲、斧头的铁路工 人开始了一项新的工程。

斯蒂芬逊和工作人员一起终日忙碌。在建筑铁路的同时，斯蒂芬逊还考

虑要如何筑篱保护铁路，防止儿童及牛羊等上路轨发生事故。

在建筑铁路的过程中，斯蒂芬逊还设计建造了根勒河上的铁路桥。全桥 长 50 英尺（15.24 米），至今仍保存着。斯蒂芬逊是第一个设计铁路桥梁的 人。

在铁路修建的过程中，铁路公司根据斯蒂芬逊的要求允许使用蒸汽机

车，使斯托克顿—达灵顿铁路成为有史以来第一条公用客货运输的火车路。