Он активно занимается изобретательством и рационализацией, и эта страсть не покидала его до конца жизни. Например, используя опыт работы на пристанях, предложил остроумный и экономичный способ постановки грузовых судов на зимнее хранение. Новшество состояло в следующем: на дне реки устанавливались деревянные настилы, на которые суда можно заводить «без подъёму». Когда вода спадала, суда оказывались на суше. Всё, что изобретал Ползунов, имело одну цель – облегчить труд людей.
В то время горнозаводские производственные процессы в России находились в полной зависимости от водяного колеса — основного источника энергии. В апреле 1763 г. он положил на стол начальника завода неожиданный проект "огненной" машины. И.И. Ползунов предназначал ее для приведения в действие воздуходувных мехов. Ползунов предлагал построить вначале в порядке эксперимента одну небольшую машину разработанной им конструкции для обслуживания воздуходувной установки (состоявшей из двух клинчатых мехов) при одной плавильной печи.
О проекте, представленном в царский Кабинет, доложили Екатерине II. Своим распоряжением она произвела Ивана Ползунова в «механикуса с чином и званием инженерного капитан-поручика», постановила выдать ему награду «в четыреста рублев» и, по возможности, направить на учебу в Академию наук. С марта 1764 года Канцелярия горного округа освободила Ползунова от всех других должностных обязанностей и утвердила его только конструктором и строителем новой машины на твёрдом казённом окладе. Так И. И. Ползунов стал первым в России специалистом, конструктором-изобретателем! Машина была создана за очень короткий срок, в декабре 1765 года прошли холостые испытания, комиссия убедилась в её готовности к действию.
Огромное перенапряжение сил и работа в неотапливаемом помещении до самой ночи, когда холодные металлические детали машин обжигали морозом руки, подорвали здоровье Ползунова. 16 мая 1766 г. в шесть часов вечера в г. Барнауле, И.И. Ползунов скончался.
7 августа машина подала первое дутье и работала с небольшими перерывами до ноября, за это время успела не только окупить все расходы на постройку, но и дать огромную прибыль. Машина Ползунова проработала немногим более трёх месяцев, и после поломки была остановлена. Сломанный агрегат был разобран на части.
Машина Ползунова была вскоре забыта, а о первом двигателе заговорили после того, как его новый вариант был сконструирован известным шотландским изобретателем Джеймсом Уаттом в 1774 году, т. е. намного позже, чем это сделал Ползунов. Действительно, машина Уатта нашла широкое применение в практике и сыграла важную роль в переходе к машинному производству. Однако, первую паровую машину, всё-таки, создал Иван Иванович Ползунов на Алтае.