L'azienda nacque per interessamento del governo sabaudo, con lo scopo di sviluppare un'industria nazionale per la produzione di locomotive a vapore e materiale ferroviario, settore allora completamente dipendente da importazioni straniere. L'operazione fu fatta sulle macerie delle strutture della Taylor & Prandi, azienda meccanica fondata nel 1846, nata anch'essa grazie a finanziamenti dello stato piemontese: le condizioni finanziarie dettate dal governo furono tuttavia molto rigide e penalizzanti. A ciò tuttavia non seguirono ordinazioni del governo adeguate a sostenere lo sviluppo dello stabilimento: la decisione di non intervenire a favore dell'economia locale rientrava nella più ampia politica liberista piemontese, al contrario invece di quanto accadeva in molti altri stati che favorivano con massicce ordinazioni le industrie nazionali. Queste ragioni, assieme ad una serie di divergenze dei due fondatori portarono alla chiusura dello stabilimento, che lasciò oltretutto un pesante debito verso lo stato.
Nel 1852 il ministro Cavour favorì la nascita di una solida compagine imprenditoriale genovese, composta dal banchiere Carlo Bombrini, dall'armatore Raffaele Rubattino e dal finanziere Giacomo Filippo Penco, alla quale promise commesse statali. La direzione fu affidata dai soci al giovane e brillante ingegnere meccanico Giovanni Ansaldo, docente dell'Università di Genova. Alla fondazione la compagnia aveva capitale sociale di 1 110 000 lire, di cui 300 000 sarebbero stati versati in contanti, mentre 810 000 erano rappresentati dalla valutazione di capannoni, terreni e attrezzature, corrispondenti peraltro con il debito della Taylor & Prandi con lo stato.
La Sampierdarena, prima locomotiva a vapore costruita nel regno di Sardegna e di progettazione interamente italiana, uscì dalle officine dell'Ansaldo nel 1854, per essere collaudata personalmente da Giovanni Ansaldo. Tra il 1854 e il 1860, le officine producono 18 locomotive, di cui 14 per le ferrovie dell'Italia settentrionale e 2 per quelle dell'Italia centrale[4] aggiungendosi ai fornitori esteri, coi quali riuscivano a gareggiare in mancanza di un regime protezionistico grazie tempi di consegna leggermente più brevi e per il minor costo della manodopera.
Negli anni 1860-61 il numero del personale impiegato arriva a circa 1 000 persone: all'esposizione industriale di Firenze del 1861 l'Ansaldo può mettere in mostra la macchina a vapore più potente dell'esposizione, mentre la qualità delle lavorazioni delle officine viene lodata da tutto l'ambiente tecnico italiano, in particolare dall'ingegnere Giuseppe Colombo, che però lamenta uno scarso impegno dello stato Sabaudo nel creare commesse per l'industria nazionale di entità sufficiente a farla accrescere.
Con l'unità d'Italia, l'Ansaldo vede ulteriormente aumentare la concorrenza nel settore ferroviario, già prima elevata per via delle politiche liberiste piemontesi: grazie ad un decreto del 1863 viene assegnato il monopolio della fornitura di materiale ferroviario delle ferrovie meridionali alle Officine di Pietrarsa, escludendo di fatto l'Ansaldo dal mercato dell'ex Regno delle Due Sicilie[8]. In quegli anni l'Ansaldo amplia il suo mercato, specializzandosi sotto la direzione di Luigi Orlando nella produzione bellica di cannoni e nella produzione di motori navali grazie alle ricerche di Eugenio Barsanti.
Tornata nelle mani di Carlo Bombrini, l'azienda espande ulteriormente la produzione navale, un settore divenuto strategico. Furono aperti nuovi cantieri e nuovi stabilimenti a Sampierdarena, acciaierie, fonderie ed officine elettriche che partivano dalla sede originaria per giungere fino a Campi, Cornigliano e Sestri Ponente. In breve Ansaldo divenne un'industria con oltre 10 000 dipendenti ripartiti in sette stabilimenti.
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