И. И. Ползунов успешно помогал Бахареву. За время с 1742 по 1748 год механик дважды добивался прибавки жалованья расторопному и умному ученику. В этот период И. И. Ползунов смог на практике познакомиться с оборудованием и работой одного из лучших тогда заводов — Екатеринбургского. Пришлось ему побывать и поработать также и на других уральских заводах.
В 1748 году И. И. Ползунов прибыл вместе с группой уральских горнозаводских специалистов на Колывано — Воскресенские заводы Алтая, где он и стал выдающимся горнозаводским специалистом. В первый год пребывания на Алтае он работал всего лишь писцом при плавильных печах. А в 1761 году ему пришлось даже одно время исполнять обязанности руководителя Колыванского завода и всего прилегающего к нему округа.
Начальство постоянно заставляло его работать там, где было труднее всего, где дело не ладилось. Благодаря этому пришлось ему побывать на Барнаульском и Колыванском заводах, на Змеиногорском руднике, на Красноярской и Кабановской пристанях. И. И. Ползунову много приходилось ездить в командировки, проводить сплав руды, расплачиваться с возчиками руды, ремонтировать или строить суда, производить ревизии. Поиски горнового камня сменялись работами по заготовке теса для кровель. Земляные работы чередовались с руководством куренной операцией, то есть заготовкой дров и выжиганием из них угля для металлургических печей. Пришлось И. И. Ползунову даже отвозить транспорт золота и серебра в далекий Петербург.
Везде и всегда И. И. Ползунов стремился изыскивать самые лучшие решения порученных ему дел, для чего многое изобретал. Ему принадлежит заслуга создания в Змеиногорске в 1754 году одной из первых, если не первой в России, установки, в которой вода, приводящая в движение колеса, подается по особому каналу на большое расстояние от плотины.
Немало пришлось ему встречаться с выдающимися людьми как на Алтае и на Урале, так и особенно при поездке в Петербург в 1758 году. Вполне вероятно, что тогда могла состояться встреча И. И. Ползунова с М. В. Ломоносовым.
В апреле 1763 года И. И. Ползунов подал начальнику Колывано — Воскресенских заводов Порошину предложение о постройке изобретенной им «огнедействующей» машины для заводских нужд. Проект машины был основан на достижениях науки и техники того времени. Особенно помогли ему труды М. В. Ломоносова, использованные для обоснования проекта машины. Не ограничиваясь теоретическим изучением, И. И. Ползунов провел много опытов, исследовал воду и пар, взвешивал воздух, отлично разобрался в тепловых вопросах.
В то время на всех предприятиях господствовал ручной труд. Только в отдельных случаях для вспомогательных трудоемких работ применялись громоздкие машины, основная часть деталей которых была из дерева и только некоторые из металла. То был век ручного труда и немногих нехитрых механизмов, буквально срубленных топором, подобно тому как «рубят избу». Основными строителями машин того времени были «плотинные» мастера и подчиненные им плотники. Они сооружали и устанавливали машины при помощи своих обычных инструментов, используя лишь ограниченное число металлических частей, поставляемых им кузнецами.
Наиболее распространенными машинами были воздуходувные меха для металлургических печей и молоты для ковки металлов. Самым совершенным двигателем было водяное колесо, основным орудием при изготовлении которого опять‑таки служил топор. Применение водяных колес, без которых была невозможной работа заводских металлургических печей и молотов, привязывало заводы к определенным местам, очень часто невыгодным из‑за удаленности от рудников и лесов, доставляющих руды и горючее. Воды в заводских прудах часто не хватало. Колеса останавливались, а вместе с ними останавливался и завод. Во времена же паводков масса воды сбрасывалась впустую, стремительное половодье разрушало плотины.
Царству ручных орудий и немудреных машин И. И. Ползунов решил противопоставить небывалую машину. «Водяное руководство пресечь», — было призывом И. И. Ползунова. Создать машину, способную «по воле нашей, что будет потребно, исправлять», — вот задача, поставленная им. «Я должен, — писал И. И. Ползунов, — все возможные труды и силы на то устремить, коим бы образом огонь слугою к машинам склонить».
По принципу действия «огнедействующая» машина И. И. Ползунова относилась к особому типу паровых машин — к так называемым пароатмосферным машинам. Устанавливая два цилиндра, он обеспечил возможность удобного получения в такой машине непрерывно развиваемой полезной работы.