Varvet var beläget på Motala ströms södra sida nedanför Syltenberget. Dess första chef var Otto Edvard Carlsund, som då ansågs som Sveriges främste ångbåtskonstruktör.
Varvets första fartyg var hjulångaren Norrköping som sjösattes 1844. Samma år byggde varvet den toppmoderna propellerångaren Fontanka till den ryske tsaren Nikolaj I. Vid en uppvisning i Stockholm gjorde den över 10 knop, vilket ansågs vara rekordfart. Kanalångaren Linköping sjösattes 1846 för att gå mellan Linköping och Stockholm, under det första året med André Oscar Wallenberg som befälhavare.
Under sina tio första år levererade varvet 93 ångfartyg. Från 1850 hade varvet cirka 600 anställda och var då landets största varv, och var även tekniskt det ledande. År 1853 köptes det andra varvet i Norrköping, Hammarstens varv. Våren 1878 byggde varvet världens första tankbåt, Zoroaster för Fotogenaktiebolaget Bröderna Nobel för segling i Kaspiska havet.
År 1891 gick Motala Verkstad i konkurs, varvid verksamheten på Motala varv lades ner 1892 till förmån för reorganisation av Lindholmens varv i Göteborg. Företaget omdöptes till AB Lindholmen-Motala. När varvserksamheten upphörde 1921, hade sammanlagt i Norrköping 378 fartyg, 800 sjöångmaskiner och 1.100 ångpannor levererats.[1]
