ต่อมาในช่วงต้นปี ค.ศ. 1846 แมกซ์เวลล์ในวัย 14 ปี ได้เขียนบทความวิชาการเรื่อง ‘On the description of oval curves, and those having a plurality of foci’ ซึ่งอธิบายเกี่ยวกับเส้นโค้งวงรีและส่วนที่มีจุดโฟกัสจำนวนมาก ผลงานของเขาถูกนำเสนอต่อสมาคมวิทยาศาสตร์ ราชสมาคมแห่งเอดินเบิร์ก (Royal Society of Edinburgh) โดยศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยเอดินบะระ เมื่อวันที่ 6 เมษายน 1846
แมกซ์เวลล์ในวัย 18 ปี ได้มอบเอกสารบทความสองฉบับแก่ราชสมาคมแห่งเอดินบะระ (the Royal Society of Edinburgh) ได้แก่ ‘On the Equilibrium of Elastic Solids’ และ ‘On the theory of rolling curves’ โดยเอกสารทั้งสองนี้ถูกส่งโดยติวเตอร์เคลแลนด์ (Kelland)
‘On the Equilibrium of Elastic Solids’ และ ‘On the theory of rolling curves’
หลังจากที่แมกซ์เวลล์ได้รับปริญญา เขาได้อ่านบทความ ‘On the Transformation of Surfaces by Bending’ ให้กับสมาคมปรัชญาเคมบริดจ์ (Cambridge Philosophical Society) ซึ่งเป็นหนึ่งในเอกสารทางคณิตศาสตร์เพียงไม่กี่ฉบับที่เขาเขียน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเติบโตของเขาในฐานะนักคณิตศาสตร์
On the Transformation of Surfaces by Bending
แมกซ์เวลล์ตัดสินใจอยู่ต่อที่มหาวิทยาลัยทรินิตี้ และเตรียมพร้อมเข้ารับตำแหน่งศาสตราจารย์ นอกจากนี้ เขาได้ร่วมมือกับ Workers' College ทำหนังสือเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ และได้สร้างการศึกษาการ์ตูนเชิงทดลองที่รวมอยู่ในนิทานพื้นบ้านของเคมบริดจ์
เรื่องเกี่ยวกับธรรมชาติและการรับรู้เรื่องสี เป็นหนึ่งในสิ่งที่แมกซ์เวลล์สนใจมาตั้งแต่เด็ก เขาได้สังเกตการหมุนของลูกข่าง และสามารถสาธิต เพื่อแสดงให้เห็นว่า สีขาวเกิดจากการผสมของแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน และนำมาเขียนบทความเรื่อง ‘การทดลองเกี่ยวกับสี (Experiments on Colour)’ ซึ่งอธิบายถึงหลักการของการผสมสี และเขาได้เสนอบทความต่อราชสมาคมแห่งเอดินบะระ (the Royal Society of Edinburgh) ในเดือนมีนาคม ค.ศ. 1855 ด้วยตัวของเขาเอง
ทำให้แมกซ์เวลล์ได้รับรางวัลอดัมส์ (Adams Prize) ในปี 1859 ในบทความเรื่อง ‘On the stability of the motion of Saturn's rings’ และในเวลาต่อมา คำอธิบายนี้ได้รับการยืนยันโดยยานอวกาศวอยเอจเจอร์ (Voyager) ในช่วงทศวรรษ 1980
On the stability of the motion of Saturn's Rings (1859)
ต่อมาแมกซ์เวลล์ได้รับเหรียญรางวัลรัมฟอร์ดของราชสมาคมลอนดอน (the Royal Society's Rumford) จากผลงานด้านทัศนศาสตร์เรื่อง ‘ทฤษฎีการมองเห็นสี (On the Theory of Colour Vision)’ และในปี ค.ศ. 1861 เขาได้รับเลือกเข้าสู่สมาคม และในช่วงเวลานี้เขาได้ทำการทดลอง ศึกษาเกี่ยวกับก๊าซในเรื่องของความเร็ว การเคลื่อนที่ ทิศทางการฟุ้งกระจายของก๊าซ และเสนอการกำหนดปริมาณกายภาพ ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อการวิเคราะห์เชิงมิติ ( Dimensional Analysis : DA)
ต่อมาในปี 1865 แมกซ์เวลล์ลาออกจากวิทยาลัยคิงส์ (King's College, London) และกลับไปที่เกลนแลร์ (Glenlair) กับแคทเธอรีน ซึ่งช่วงปีที่เขาลาออกเขาได้เขียนบทความเรื่องทฤษฎีพลวัตของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field) เกี่ยวกับตัวเลขเฟรมและแผนภาพซึ่งกันและกัน (ค.ศ. 1870) ทฤษฎีความร้อนในปี (ค.ศ. 1871) และสสารและการเคลื่อนที่ (ค.ศ. 1876) นอกจากนี้ เขายังเป็นคนแรกที่ใช้การวิเคราะห์เชิงมิติอย่างแม่นยำ ในปี ค.ศ. 1871 อีกด้วย
A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field
ในปี ค.ศ. 1871 แมกซ์เวลล์กลับมาเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์คาเวนดิช (Cavendish Professor of Physics) ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (University of Cambridge) ซึ่งเขาได้รับผิดชอบงานที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการคาเวนดิช
- ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetism) ถูกเขียนในบทความเรื่อง On Faraday's lines of force เสนอแบบจำลองของการทำงานของฟาราเดย์ และความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก ต่อมาบทความนี้ถูกตีพิมพ์ในชื่อ On Physical Lines of Force ในเดือนมีนาคม ปี ค.ศ. 1861
- Experiments on Colour บทความที่นำเสนอต่อราชสมาคมแห่งเอดินบะระ (royal society of edinburgh) ในปี ค.ศ. 1855 โดยการอธิบายหลักการสีหลักสามสี ได้แก่สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน
- บทความทัศนศาสตร์เรื่อง ทฤษฎีการมองเห็นสี (On the Theory of Colour Vision) บทความที่นำเสนอต่อราชสมาคมแห่งลอนดอน (royal society of London) ในปี ค.ศ. 1860 และได้รับรางวัลเหรียญรัมฟอร์ด โดยอธิบายภาวะตาบอดสี โดยพิสูจน์จากทฤษฎีสามสีหลักของเขาเอง
ทฤษฎีจลนศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ (Kinetic theory and thermodynamics)
- การกระจายแมกซ์เวลล์–โบลซ์มันน์ (Maxwell–Boltzmann distribution ปี ค.ศ. 1859 - 1866) ซึ่งอธิบายความเร็วของอนุภาคในก๊าซในอุดมคติ ที่แมกซ์เวลล์พัฒนามาจากทฤษฎีจลน์ของแก๊ส (the molecular theory of gases) ซึ่งในตอนแรกรู้จักกันในชื่อ Maxwell's Distribution ก่อนจะถูกแก้ไขโดยนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย ลูทวิช บ็อลทซ์มัน (Ludwig Boltzmann) ในปี 1868 และงานนี้ถูกนำเสนอในบทความ Illustrations of the Dynamic Theory of Gases ของแมกซ์เวลล์
- ปีศาจของแมกซ์เวลล์ (Maxwell's Demon) เป็นผลงานการทดลองทางความคิด ในบทความ The Theory of Heat ที่ถูกตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1870 ซึ่งเป็นแนวคิดที่ละเมิดกฎข้อสองของเทอร์โมไดนามิกส์