1846年，向愛丁堡皇家學院遞交了一份科研論文。
1847年，進入愛丁堡大學學習，專攻數學、物理，在學習之余他仍然寫詩，在此期間受到物理學家和登山家福布斯、邏輯學和形而上學教授哈密頓的影響。
1850年，征得了父親的同意后離開愛丁堡大學，轉入劍橋大學三一學院數學系學習。
1854年，以第二名的成績獲得史密斯獎學金，畢業留校任職兩年。
1856年4月30日，被任命為蘇格蘭阿伯丁的馬里沙爾學院自然哲學講座教授。
1860年，到倫敦國王學院任自然哲學和天文學教授。
1861年，當選為英國皇家學會院士。
1865年春，辭去教職回到家鄉系統地總結他關于電磁學的研究成果，完成了電磁場理論著作《論電和磁》，并于1873年出版。
1871年，受聘為劍橋大學新設立的卡文迪許試驗物理學教授，負責籌建卡文迪許實驗室。
1874年，擔任卡文迪許實驗室的第一任主任。
1879年11月5日，因病在劍橋逝世，年僅48歲。
《論法拉第的力線》《論電學量的基本關系》《電磁場的動力學理論》《電磁學通論》《論電和磁》等
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋建立的電磁場理論，將電學、磁學、光學統一起來。在熱力學與統計物理學方面，他是氣體動理論的創始人之一。
麥克斯韋方程不僅是電磁學的基本定律，也是光學的基本定律。
1865年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋預言了電磁波的存在，電磁波只可能是橫波，并推導出電磁波的傳播速度等于光速，同時得出結論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現象和電磁現象之間的聯系。1888年德國物理學家海因里希·魯道夫·赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。之后伽格利耶爾摩·馬可尼證明這些不可見光波可以用于無線電通訊，無線電隨之問世。
他推導出了求已知氣體中的分子按某一速度運動的百分比公式，這個公式叫做“麥克斯韋分布式”。
1853年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋推廣用偏振光測量應力的方法；1864年，提出結構力學中桁架內力的圖解法，指出桁架形狀和內力圖是一對互易圖，并提出求解靜不定桁架位移的單位載荷法。1868年，對粘彈性材料提出一種模型（后稱麥克斯韋模型），并引進松弛時間的概念；同年，在《論調節器》中分析了蒸汽機自動調速器和鐘表機構的運動穩定性問題。1870年，將G.R.艾里提出的彈性力學中的應力函數由二維推廣到三維，并指出它應滿足雙調和方程。1873年，給出荷電系統中引力和斥力引起的應力場。
天文學和熱力學雖然麥克斯韋成名主要是在于他對電磁學和光學做出的巨大貢獻，但是他對許多其它學科也做出了重要的貢獻，其中包括天文學和熱力學。他的特殊興趣之一是氣體運動學。
物理學史上認為牛頓的經典力學打開了機械時代的大門，而麥克斯韋電磁學理論則為電氣時代奠定了基石。
麥克斯韋被普遍認為是對物理學最有影響力的物理學家之一。
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