Cuando Betancourt llega a Inglaterra en noviembre de 1788 el país disfrutaba de una gran prosperidad por el auge del comercio exterior, la potencia de la marina británica y un adelanto indiscutible en el campo de la tecnología industrial. La revolución del vapor estaba en auge y el breve viaje a Inglaterra emprendido por Betancourt tenía como objetivo un sueño perseguido infructuosamente por muchos: descubrir el funcionamiento de la máquina de vapor de Watt, que aseguraba la supremacía industrial de Inglaterra sobre el resto de Europa. En su viaje a Inglaterra se entrevistó en Birmingham con Watt y su socio financiero Boulton que se negaron cortésmente a comentar las características de la máquina. De regreso a Londres y en el puente de Blackfriars observa una máquina de Watt en pleno funcionamiento. Analiza sus características externas y dibuja un esquema pensando en el doble efecto del vapor por ambos lados del pistón. A su regreso a Francia consiguió, con solo haber visto funcionar la máquina externamente, diseñar un prototipo para construir la primera máquina de vapor de doble efecto en el continente, comercializada rápidamente por los hermanos Perier ante el desconcierto del consorcio Watt-Boulton.

Poco después presentaría en la Academia de Ciencias de París su Mémoire sur la force expansive de la vapeur de l’eau ante un comité de sabios integrado por Borda, Brisson y Monge.

Hasta entonces las máquinas de vapor eran de simple efecto, en las que se calentaba agua en un cilindro que servía de caldera. El vapor producido empujaba el pistón del cilindro verticalmente, tras lo cual cesaba el calentamiento y el vapor se condensaba. Entonces actuaba la presión exterior empujando el pistón hacia abajo. La máquina, pues, utilizaba la presión atmosférica para producir trabajo, no la fuerza del vapor, que solamente se empleaba para elevar el cilindro. Era, en definitiva, una máquina atmosférica.

A pesar de que la nueva máquina de vapor —que pudo observar en funcionamiento a su regreso de Birmingham a Londres— estaba parcialmente oculta por una mampara, la regularidad de su funcionamiento y otras características fueron suficientes para que descubriera el doble efecto. A este respecto anotó:

En este periodo conoce a una joven inglesa, Ana Jourdain, con la que se casará algunos años más tarde.