自从瓦特热衷蒸汽机的发明以来，就不再关心器具店方面的事情，到了共同经营的克莱格一死，器具店一蹶不振了，虽然后在中间瓦特也发明了一个透视器挽救了一次，但是终究难以阻挡它的颓势。
一边是自己辛苦的研究，眼看就要有结果了但是却因为缺乏一笔强有力的资金支持而悬而待决。另一边，却是家庭生活的日益窘迫，来自于妻子和孩子的哭声让瓦特面临着最痛苦的抉择。
有一天，当迪克博士再一次来到瓦特店面的时候，看到瓦特正在整理店铺。
“瓦特先生。你这是在做什么？”
“迪克博士！我想再把店务整理一下，做个测量师！”
“但是蒸汽机方面的工作呢？”
“假使做得到的话，蒸汽机工作当然还是继续做下去，但是生活都成问题，还能谈到其它的事情吗？”
瓦特这样一说，迪克博士也没话好说，瓦特终于把器具店重张旗鼓起来。
幸而，测量师这种新的职业，生意倒还不错。瓦特有充分的测量知识，只要能刻苦耐劳就行了。
起初，瓦特担任的是陆地测量及境界测量这两种普通测量的工作。1767年，随着格拉斯哥附近的煤矿渐次开发，市区有开凿运河的计划，瓦特就被选为该项工程的主任了。
这样一来，瓦特在测量界的声名越来越响亮。
1768年，罗博克终于信任了瓦特的发明，寄来了一份合作的具体方案。
依照罗博克的方案，瓦特的1000镑借款和申请专利的费用，以及此后的实验全都由罗博克来负担，但在取得专利权之后，2/3的权利则归罗博克所有。
经过漫长时间的等待，瓦特终于和罗博克订了合作关系。
由于和罗博克订了契约的关系，瓦特高兴得马上着手制造直径25寸汽筒的大模型。
“这样准没有问题，马上去申请专利吧！”
瓦特就在那年的8月，到伦敦去申请专利。
之后，到了1769年的年初，瓦特的蒸汽机的专利才被批准下来。
那时瓦特已经33岁了，从最初开始实验起，足足费了将近十年的悠长岁月，这十年间，瓦特忍受经济上的压力，承担着生活上的困苦，碰到了许多困难和挫折，但是他并不气馁，因为他深深地知道，这种新机器将是伟大而有用的发明。
于是，瓦特开始准备这种新专利的试验蒸汽机的制造工作，在没有完成之前的一段时间，决定在基纳依尔的一所大房子里制造。那是罗博克的房子，位于山谷中的小河边，用水方便，而且不被人所注意。
材料方面，一部分从格拉斯哥的瓦特工作房运来，另一部分则从加伦铁工厂运来。
可是，由于工人技术不灵活和不熟练的缘故，工作进行得非常缓慢。甚至当瓦特有事不得不出去的时候，那些工人们更感到不知所措，只有呆呆地站在那里。
到了快要完成的时候，瓦特更是担心，每天晚上往往无法成眠。对他来说，恐怖远较希望来得大。
1769年9月，花了6个月的时间，瓦特全力以赴，好不容易才把第一台机器完成了。
但瓦特的第一台蒸汽机并不成功。
凝结器的作用不大好，加伦铁工厂所造的汽筒，也因铸造不良，根本就不能使用。最大的困难在于保持活塞的紧密，瓦特把软木、油布。麻布、旧帽子、牛皮纸，统统用来包扎，但是蒸气照样地漏出来，那些办法一点用处都没有。
瓦特耗费自己全部的心血，但是面对着完全失败的第一台蒸汽机，他一时之间心灰意冷，甚至产生了想要放弃发明蒸汽机的想法。
我是多么地灰心，好像要死去似的痛苦，这些，我想你是无法想象得到的。
如果我有比较充裕的资本的话，也不致于会遭到这种失败，不过，由于我的计划，使得他人受到损失，在我来说，也实在是过意不去。我想我还是死了的好。
瓦特在给好友鲁滨逊地信件中，把他的痛苦毫无保留的说了出来，从这封信的字里行间能够看得出来，当时的瓦特确实遭到了巨大的打击。
好在瓦特拥有一个非常好的朋友，鲁滨逊在瓦特最困难的时候给予他最温暖的帮助。
鲁滨逊在写给瓦特的信中安慰他道：
这次的失败，过错并不在于你的发明，这完全归咎于工厂的制造技术太差了的缘故。只要有可靠的工人，一定会成功的。
有了鲁滨逊的安慰打气。瓦特这才鼓起了勇气，打算重新开始，一定要发明出一台成功的蒸汽机。
但是事情的发展总是这样的一波三折，当瓦特重新站起来的时候，他的合作伙伴却倒下去了。
瓦特研究蒸汽机的投资商罗博克先生就在这个紧急的关口因为事业的全盘失败，无力再对瓦特进行资金的支持了。
因为罗博克投资在煤矿上的钱，除了自己的财产之外，还有许多亲戚朋友们的钱，而现在生意失败之后，他的经济就非常拮据，也因此，罗博克就不能履行所订的契约，再替瓦特出资本了。
没有办法，瓦特只好向亲密的朋友迪克博士借钱，继续工作下去。
“我现在已经35岁了，在这个世界上，所做的事恐怕还不值35个便士呢！”瓦特这样叹息着。
其实瓦特的这种悲叹，并不是真正的失望，只是过度热中于发明的一种感慨而已。
瓦特经常具有一种不后退的意志，在研究蒸汽机械期间，他还从事其它方面的研究和发明呢！
譬如他设计了一种使烟囱里的烟完全消灭的装置。此外又发明了正确的距离计，并且改良了测量用水准器。他在普罗米洛陶器工厂，从事陶器制造的实验，也参与了碱业工业上的海盐分析实验。
后来，又发明了测量用的棱形测微计，同时又制造了一种新的反射镜象限仪，改良睛雨计和温度计。
但是，这种多方面的研究或发明，在金钱上根本就得不到什么报酬。
瓦特有一位叫作哈顿的朋友，在贺年卡里这样写着：
恭贺新年！谨以此卡祝福你幸福、快乐，但是我希望你不要再从事什么新发明了。
在这个只重报酬不问工作的社会里，发明是一件吃力不讨好的事。
因为缺乏资金上的支持，瓦特的研究陷入了一个低谷。而这个时候他的孩子已经到了上学的年龄，瓦特他不得不重新打起精神，寻找一份工作养家糊口。