Он создал первую в России паровую машину и первый в мире двухцилиндровый паровой двигатель.
Проект парового двигателя мощностью 1,8 лошадиных сил Ползунов разработал в 1763 году. Это был первый в мире двухцилиндровый двигатель с работой цилиндров на один общий вал. Проект был послан Екатерине II, и она наградила изобретателя 400 рублями и повысила в чине.
Однако до пробного запуска своей паровой машины он не дожил неделю. Выдающийся русский теплотехник Иван Ползунов скончался 16 мая 1766 года в Барнауле от чахотки.
Ползунова похоронили возле Петропавловского собора на нынешней площади Свободы. В 1935 году собор и кладбище разрушили. Могила не сохранилась.
Памятник Ивану Ползунову установлен в Барнауле на площади перед университетом, который носит имя учёного.