Юный Дени в 16 лет стал студентом одного из университетов Франции, изучил медицину, получил степень доктора и приехал в Париж. Возможно, он так бы и остался врачом, если бы не встреча с нидерландским физиком X. Гюйгенсом. Под его влиянием Папен стал изучать физику и механику.
Конец XVII в. — время, когда многие изобретатели пытались создать двигатель, который превращал бы тепловую энергию в работу. Занялся этим и Папен.
Он изучал работу поршня в цилиндре. Если под поршнем создать разрежение, то столб воздуха заставит его двигаться вниз, производить механическую работу. Но как добиться пустоты под поршнем? Попробовал создавать разрежение под поршнем при помощи взрывов пороха и потер-терпел неудачу. Затем использовал пар. Теперь вместо пороха под поршнем была вода. Папен подогревал цилиндр — давление пара гнало поршень вверх; отодвигал горелку — цилиндр остывал, пар конденсировался, и поршень шел вниз. А в это время груз, подвешенный на веревке, перекинутой через блок, поднимался. Паровой двигатель Папена, созданный в 1680 г., совершал полезную работу. Это был один из первых паровых котлов.
Не только паровой двигатель был предметом многолетнего поиска Папена. Он предложил конструкцию центробежного насоса, сконструировал печь для плавки стекла, паровую повозку, изобрел несколько машин для подъема воды. Но большинство технических идей Папена не были осуществлены при его жизни.