1.阿伯丁大学：伟大发现的前夜
苏格兰的大学学年从11月到次年4月，其余时间允许学生回家帮助干农活。在假期里，教授们可以自由地研究自己喜欢的课题，或去旅行，或去打猎。这段时间，麦克斯韦就回到家乡格仑莱尔。这是一年中最忙碌的季节，作为独子，他自然替父亲承担起了工作的责任。
阿伯丁大学的教授职位有不少人申请，这些人中有麦克斯韦的同学P.G.泰特，他是贝尔法斯特大学的数学教授，现在他想研究物理学了。后来，还是麦克斯韦获得了这个职位。他的父亲十分高兴，但他在麦克斯韦还没上任前就去世了。这是1856年4月3日的事，当时，他正在收拾自己的花园，突然病发而去世，这一天正是复活节日，悲伤之极的儿子陪伴在灵前。
父亲的去世，对麦克斯韦是一个沉重的打击。丧事处理完毕后，他就回到大学。他整天埋头于自己的研究工作与教学，以逃避丧父的悲痛。麦克斯韦对自己的父母、家乡有深厚的依恋之情，他的家人、朋友们都对他这一点印象很深。
麦克斯韦曾说过：“我与我的朋友们的心是相通的。如果不用人的眼光去看外界的事物，去思考这些事物，就会产生忧郁绝望的心理。如果你是一架机器，那看到的就只是分离的、个别的现象。如果你是一个人，那么你就会感到你的生活与许多人与万物是交织在一起的，不可分离的，不管你是活着，还是死去。
这种个人与万物的联系与融合是永恒的。”他的这种神秘的、泛神论的基督教情感是他宗教信仰的永恒方面，一直到他离开这个世界都没有改变。他在剑桥的同事霍特(Hort)教授回忆起麦克斯韦在弥留之际说的话：“部分与大全之间的关系在这个宇宙中无处不在，不论你看到它们还是没有看见他们，都是一样的，伴随我们一生的。在我们个性后面的是更深刻的共性，我们的情感，我们的行为都体现出这一点。”对麦克斯韦来说，“科学只是一种崇拜活动”。他临死时的最后一句话是：“凡是被人们说成是由我个人做过的事，只不过是存在于我之中的比我更伟大的上帝之所为罢了。”在他看来，科学只不过是他和他的创造者（上帝）之间的事。他曾经被邀请参加维多利亚协会，这是一个以发现宗教与科学之间共同基础为目的的组织，但他没有答应。他说，我认为，力图把科学与基督教调合起来的想法，是没有什么意义的。这里集中地反映了麦克斯韦的宗教观：人与万物同源，上帝创造万物，就是为了显示他的全能全知全善。
他不赞成把科学与基督教调和起来，科学只不过是对上帝的一种崇拜活动，他对科学的贡献也不过是上帝借助他而显现出自己的意图。所有这些话，都表明麦克斯韦是一个笃信天主教的人。也许正是这种虔诚，正是这种笃信，给了他勇气、力量和智慧，使他在科学上作出了伟大贡献。看来，一个没有深沉信仰的人，是不会有所作为的。
只是为了遵从父亲的遗愿，他才去阿伯丁工作，虽然格仑莱尔的事务很多。他放弃了作为剑桥大学特别研究生的地位，又回到了苏格兰。他现在是一个正教授了，负有多方面的责任，他有许多好的研究课题，处于伟大发现的前夕。在剑桥大学，他就发表过论电磁现象的论文，他从事这项研究工作一直到最后的日子。在阿伯丁，他研究了气体理论，这项研究工作他进行了多年，一直到他去世。
对于一些天才人物，人们感兴趣的往往是在科学上他的灵感闪耀的瞬间。比如牛顿、阿基米德、弗莱明甚至爱因斯坦都是这样。爱因斯坦幽默地告诉记者说，他的广义相对论的灵感来自“看见一个工人从房顶上掉下来”，这个工人没有受伤。当有人问这个工人的感受时，他说，“正在下落时，没有什么感觉”。这就是广义相对论最基本的公设。爱因斯坦没有说他在10年之前就提出了这个公设。
麦克斯韦在剑桥大学时发表了惟一一篇关于电磁的研究论文，这可以算是他正式研究的开始。在阿伯丁他一直都想回到这个专题上来。这个时期是他在电学方面进行酝酿的时期。
在剑桥时，他给学生讲授了一些新的、专业性很强的课程。
在阿伯丁，他主讲自然哲学这门课，主要是给学生讲一些基本的知识。另外，他还给当地的工人上一些科普课，每周有15小时的授课，而且有一次考试（口头的和书面的）。苏格兰的大学考试是很多的。大学的知识分子、教授去普通工人中上科普课，这真是一件有重大意义的事情，这说明社会已经认识到普及科学知识对提高国民素质以及促进工农业生产的重要作用。
麦克斯韦的工作十分忙碌，业余时间用来研究土星光环的结构。大学为这个课题设立亚当斯奖。约翰·C.亚当斯也曾是荣誉学位考试的第一名，他曾经预言，在太阳系里必然存在我们现在还没有发现的一颗行星，正是它的引力干扰了其他行星的运行轨道。他甚至计算出了这个未被发现的行星在天空中的位置，后来天文学家们果然发现了海王星，因此，以他的名字命名了这个天文学奖。
土星光环的结构是十分复杂的，要弄清它，需要对它进行大量的运算。麦克斯韦写道：我发现我更喜欢形而上学，而不太喜欢继续计算下去。但他还是坚持下来，赢得了这个奖，证明了：土星的光环既不是由固体的物质、也不是由液体的物质构成的，而是由大量的微粒状物质构成。他的这项成果，使他赢得了有希望的青年科学家的荣誉。人们认为，麦克斯韦的工作是把数学运用于物理学的成功范例。在阿伯丁他过着一种苦行僧式的生活，全力以赴进行研究。有时，他独个儿到野外漫步，欣赏大自然的瑰丽和神奇，沉醉于自己的冥思苦想之中。
在此期间，他认识了院长的女儿凯瑟琳，并于1858年6月与她结了婚。妻子比丈夫大7岁，而且身体健康状况很糟。结婚后，麦克斯韦对她照顾得很周到。她好嫉妒，占有欲强，生怕麦克斯韦丢弃她。罗伯特·斯特拉特讲过这么一个关于她的故事。他说，我真不知道麦克斯韦为什么会变得这样，也许是他夫人的身心不健康导致如此的吧？他的夫人十分提防他的朋友们，怕他们把丈夫从自己身边夺走。而他呢，总是一个人呆在实验室里，不愿意回家。还流传着不少关于麦克斯韦夫人不爱社交和不愿让丈夫参加社交活动的故事。麦克斯韦朋友们的妻子都不喜欢凯瑟琳。还有人说她希望自己的丈夫放弃学术工作，回到老家过一种宁静的乡下生活。也有人说，凯瑟琳自小在学术气氛很浓的环境里长大，很怕回到乡下去。C.W.E.埃弗里特说，麦克斯韦早年曾与自己的表妹伊丽莎白·盖伊(Elizabethcay)相爱，她美丽聪明，两个人打算结婚，但是家族反对，因为近亲结婚不好，所以二人只好分手。麦克斯韦的夫人对麦克斯韦长期呆在实验室里、不陪陪她，十分不满。但是，一旦麦克斯韦请她做助手，她又十分高兴。在对色觉的研究中，麦克斯韦发现在适当的照明下，实际上每个人都能看到一个独特的光学效应——“麦克斯韦点”，这是从他夫人的眼里发现的。麦克斯韦把这归之于视网膜缺乏黄色素所致。麦克斯韦在做关于空气在不同温度情况下粘滞度不同的实验时，夫人也为他作出了贡献。
麦克斯韦患病期间，夫人对他照顾无微不至。1860年，麦克斯韦患了天花，夫人一直守护在他床前，不允许别人进房间。后来，在麦克斯韦患丹毒病期间，夫人对他照料得也十分周到。看来夫人太爱他了，爱得容不下别人。
在阿伯丁当时有两个学院，一个是马里斯舍尔学院，一个是国王学院，于是有人建议两个学院合成一个大学。但在合并的形式上，意见分歧很大，有的人建议采取联邦制（关系比较松散，各自保持较多的自主权）；有的人主张合并成一个新的大学。麦克斯韦坚决主张学术自由，行政部门不应过多干涉学术事务，他宣布自己支持合成一个新的大学。后来，这种观点取得了胜利，但却给他带来了不幸的后果。国王学院的教授是大卫·汤姆逊，他的地位与麦克斯韦相当，他是法拉第的侄子，也是威廉姆·汤姆逊的老师。他虽然也支持合并，但在政治手腕上却比麦克斯韦高明些。在人员去留上，合并的一般原则是：两个教授要留一个的话，那就留下年轻的一个，让年长的退休。但这一次是个例外，汤姆逊年长，但保住了职位，麦克斯韦年轻，但必须退休。
就在同一年，詹姆士·福布斯患了病，不得不从爱丁堡大学的教授位子上退了下来，去做圣安德鲁斯大学的校长。麦克斯韦抓住这个机会，申请接替福布斯教授的职位，但也没有成功，他的同学P.G.泰特得到了这个职位。
麦克斯韦在阿伯丁期间，发表了关于土星光环的研究论文，在气体理论研究上，获得了重大进展。当时有人说他课上得不好。在爱丁堡报上，有人对此事作了这样的评论：“麦克斯韦教授是科学界公认的佼佼者。他对颜色的本性、对土星光环稳定力学条件和另一些课题出色的研究，使他在科学界的地位毋庸置疑。麦克斯韦观念直觉的准确性，使他占据了自然哲学的教席，他把一些知识不多的青年学人引向了正确的方向。但是，作为一个教授，语言表达能力也是十分重要的，这对学生来说十分重要，我认为，麦克斯韦教授在这方面有点欠缺。”
关于麦克斯韦的语言表达能力如何，这是一个颇为复杂的问题。有的人可以写一手漂亮的文章，但讲演就不一定能行。麦克斯韦的科学论文写得很好，但在讲课上的确存在一定的问题。他在给汤姆逊的信中这样说：“现在从9点到10点是口头考试时间，从11点到12点是讲课时间。我认为最好同时做这件事，而且不要事先通知学生。”从以上这件事可以看出，麦克斯韦对教学工作的规律确实不了解。但他的几个同仁都说，作为一名教师，麦克斯韦一直是成功的，特别是作为自然哲学教师更是合格，学生们对他是满意的，他能把自己的哲学体系和每一课的内容结合起来，每一周都进行考试，以检查和督促学生的学习。在课堂上经常提问已讲过的内容，他与学生的交流是很多的，也是成功的，培育了不少有才能学生对物理学发生兴趣。有的学生家长写信给他，为他的儿子能师从麦克斯韦而骄傲。当时一个听过他课的人这样说：“他是一个光彩照人的学者，对他讲的题目有高深的见解，他和蔼可亲，脸上带着微笑，但也很风趣，想像力极强，他不喜欢照本宣科，也不喜欢引经据典，听他的讲演，使你的思想像长了翅膀一样。，只是由于他的思维太快，有时抓不住他讲的要点。”坎贝尔说，他想像力的丰富，思维的敏捷，倒成了他与别人，特别是与学生交流的障碍。他有时也为不能平易地让别人理解他而着急。这是他终身都没有克服的障碍。他不能用语言表达清楚的思想，用文字却表达得十分明了。
不过，对有天赋的学生来讲，这又是十分吸引他们的特点，他们都认为麦克斯韦的课讲得蛮好。大卫·吉尔爵士曾是他的一个学生，后来成了好望角天文台的台长。他回忆麦克斯韦时这样说：“课讲完之后，麦克斯韦总是不马上离去，而是在教室里与学生们一起呆几个小时，讨论问题，并且向学生们介绍他做的仪器模型……这是我们最快乐的时光。麦克斯韦的课讲得很有条理，教案写得整整齐齐，好像为出版而用的样子。他总是先把手稿中的某一段念一下，然后停下来进行解释。这时他往往会出现新的思想，为了向学生说明，他就在黑板上用数字和符号来表示。对此，他讲得津津有味，但我们往往听不懂。于是，他又不得不返回原来的题目，但这时，就快要下课了，要讲的内容只能留给下一次课。因而，有些人说他不是一个好教师。但对那些能理解他的有天才的学生来讲，都把他看成是一个很高水平的教授。总而言之，他的天才与灵感是常人难以理解的。”
在爱丁堡的损失，在伦敦得到了补偿。伦敦的国王学院的自然哲学教授席位在1860年由麦克斯韦占据。
2.伦敦国王学院：走向辉煌的顶峰
麦克斯韦到伦敦国王学院之后，头一件事是要作一次就职演说，学院的院长要出席。他就职演讲的主要内容是“教育、形而上学和当代物理学发展的现状”，他的这个讲演是很成功的：“……最后，我讲讲电磁学，这是研究引力、热、光和化学反应的，它有赖于物质的不同条件。在这方面，我研究得还不深入，知识还不多。在这个领域里，已收集到大量的资料，有些资料还得到了很好的整理与归纳，找到了不少规律性的东西。但是这些规律背后的中心原理是什么，我们还不清楚。我们这一代人没有权利抱怨前人已有的伟大发现。科学是没有边界的，我们不能把它们限制在狭隘的范围之内。我们应该开拓新的领域，探索前沿性的东西。”
麦克斯韦在伦敦国王学院时，发现了电磁运动的规律，并用麦克斯韦方程这种数学形式完美地表达了它们。这是人类认识史上的一个划时代的伟大事件。这次伟大的新综合，用爱因斯坦的话来说，是一次物理实在结构的伟大变革。他不但把电与磁（物理学的两个分支）结合为一个观念性的全体，而且方程还预言了电磁波运动与光的运动是一回事。光学历来是物理学的第三个分支，现在也被归并到伟大的电磁统一体之中了。