Nel 1851 Barsanti iniziò a collaborare con Felice Matteucci, presentando nel 1853 ai Georgofili un primo "Rapporto riguardante alcuni nuovi esperimenti dei signori E. Barsanti e F. Matteucci". Nello stesso anno, nella fonderia fiorentina del Pignone, venne costruito il primo motore e nel 1854 Eugenio Barsanti ottenne il rilascio del brevetto in Inghilterra (Obtaining Motive Power by the explosion of Gases). Negli anni successivi l'invenzione ottenne il brevetto nel Regno di Sardegna, in Francia, Austria, Belgio, di nuovo in Inghilterra (1857) e in altri paesi. Furono inoltre costruiti nuovi motori sempre più perfezionati e potenti, utilizzati nei trasporti ferroviari e in quelli marittimi. Nel 1861, insieme al Matteucci e a G.B. Babacci, Barsanti ottenne un nuovo brevetto, in base al quale la ditta Escher Wiss & C. di Zurigo costruì un motore di 12 HP, che ebbe un notevole successo anche a livello commerciale. Fondata la "Società del nuovo motore" nel 1860, per la sua realizzazione in serie, decise di rivolgersi allo stabilimento di John Cockeril a Seraing e pertanto nel 1864 si recò in Belgio, dove contrasse una febbre tifoide che lo portò alla morte il 19 aprile 1864. Barsanti fu uno sperimentatore geniale e precoce: un manoscritto conservato presso l'Osservatorio ximeniano, dettato da lui stesso, dimostra come già nel periodo della sua residenza a Volterra tentasse di ricavare forza motrice dallo scoppio di una miscela di idrogeno e aria.