Setahun kemudian, Maxwell berkompetisi untuk penghargaan bergengsi Adam Prize dengan subjek gerakan cincin Saturnus. Maxwell berhasil memenangkan prize tersebut lewat makalah "On the Stability of the Motion of Saturn's Rings". Melalui perhitungannya, Maxwell menentukan bahwa cincin Saturnus harus terbuat dari partikel-partikel kecil yang independen satu sama lain dan masing-masing bergerak dengan kecepatannya sendiri. Prediksi dan perhitungan Maxwell baru dapat dikonfirmasi lebih dari 100 tahun kemudian lewat visualisasi yang dibuat oleh pesawat ruang angkasa Voyager I & Voyager 2 di awal tahun 1980-an. Pengamatan radar yang menggunakan efek Doppler juga telah mengkonfirmasi kisaran kecepatan partikel-partikel cincin yang diprediksi oleh Maxwell.
Selama bekerja di Marischal College, Aberdeen, Maxwell jatuh cinta dengan putri Daniel Dewar (kepala sekolah Marischal College) bernama Katherine Mary Dewar. Maxwell lalu melamar Katherine yang pada saat itu berusia 34 tahun (lebih tua 7 tahun darinya) dan diterima. Keduanya lalu bertunangan pada Februari 1858 dan menikah di bulan Juni pada tahun yang sama.
Meskipun pernikahan keduanya tidak menghasilkan keturunan, kehidupan pernikahan mereka sangat harmoni. Bahkan digambarkan oleh sahabat dekat Maxwell sebagai hubungan dengan pengabdian (kesetiaan) yang kuat antara satu sama lain yang tak mungkin bisa ditiru. Setelah menikah, sejak saat itu pula Katherine bertindak sebagai asisten Maxwell untuk setiap penelitian suaminya yang membutuhkan pekerjaan laboratorium.
Pada tahun 1860 Maxwell pindah dan bekerja di King's College London. Pada rentang tahun 1861-1862 selama di King's College, Maxwell menerbitkan serangkaian 4 makalah dalam judul On Physical Lines of Force yang meletakkan dasar perumusan persamaan elektromagnetismenya. Bentuk akhir persamaan Maxwell diterbitkan pada tahun 1865 dalam makalah A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field.
Selanjutnya, semua karya Maxwell tentang elektromagnetisme diringkas-nya dalam sebuah buku yang berjudul A Treatise on Electricity and Magnetism yang diterbitkan pada tahun 1873. Buku ini menjadi satu dari dua buku sains paling berpengaruh sepanjang masa selain Principia milik Sir Isaac Newton.
Persamaan medan elektromagnetik Maxwell mendeskripsikan evolusi dalam ruang dan waktu dari medan listrik dan magnet yang dihasilkan oleh muatan listrik, magnet dan arus listrik. Maxwell menunjukkan bahwa medan listrik dan medan magnet bukanlah dua medan yang berbeda tetapi merupakan bagian dari satu kesatuan medan, yaitu medan elektromagnetik. Persamaan medan elektromagnetik Maxwell meramalkan keberadaan gelombang elektromagnetik; yaitu gangguan gelombang yang merambat di ruang hampa akibat dari perubahan medan listrik dan magnet yang merambat keluar ke segala arah.
Maxwell menghitung bahwa gelombang elektromagnetik merambat kira-kira dengan kecepatan cahaya. Dari pengamatan ini, Maxwell sampai pada kesimpulan bahwa cahaya pasti merupakan muatan listrik, jadi cahaya itu sendiri adalah radiasi elektromagnetik. Maxwell kemudian mengusulkan bahwa cahaya mungkin hanya salah satu dari keluarga besar radiasi elektromagnetik. Ia memprediksi keberadaan bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dengan frekuensi, panjang gelombang, dan spektrum yang berbeda. Pada tahun 1887 - 8 tahun setelah kematian Maxwell - fisikawan Jerman Heinrich Rudolf Hertz, lewat sebuah eksperimen berhasil menemukan gelombang radio, dan menjadi bukti awal yang memvalidasi kebenaran persamaan Maxwell.
Sampai zaman Maxwell, seseorang hanya berurusan dengan dunia mekanik dan hampir tidak ada yang dapat kita klasifikasikan sebagai 'teknologi' sama sekali. Apa yang Maxwell lakukan adalah menyediakan jembatan penting antara model mekanistik dan model yang kita gunakan di abad ke-21. Saat ini, desain alat dan perangkat untuk sejumlah besar teknologi elektro menggunakan prinsip yang diungkapkan Maxwell dalam makalah-makalahnya di tahun 1860-an. Radio, radar, komunikasi satelit, laser, pembangkit listrik, komponen elektronik, serat optik, dan sebagainya didasarkan pada pemahaman dan penerapan persamaan Maxwell. Karena kontribusi ini Maxwell disebut sebagai pendiri bidang teknik elektro modern.
Pemahaman terhadap semua jenis spektrum elektromagnetik juga memungkinkan manusia untuk dapat mengamati alam semesta yang luas. Teleskop yang peka terhadap bagian spektrum elektromagnetik yang berbeda-beda dapat memetakan objek atau peristiwa luar angkasa yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Misalnya permukaan venus yang tertutup awan, ledakkan kematian bintang masif, radiasi latar belakang kosmik peninggalan big bang, dan lain lain.
Persamaan Maxwell juga menjadi pondasi utama bagi karya Einstein tentang relativitas khusus, dimana hubungan antara energi, massa dan kecepatan berkontribusi pada teori yang mendasari pengembangan energi atom. Persamaan Maxwell memperkenalkan medan sebagai besaran fundamental yang dapat eksis secara independen. Konsep ini, ditambah dengan fakta yang ditetapkan Maxwell bahwa kecepatan cahaya adalah konstanta fundamental, digunakan Einstein sebagai alat untuk merumuskan persamaan medan-nya dalam teori relativitas umum.
Penemuan Maxwell juga membuka jalan bagi pilar fisika modern lainnya (selain teori relativitas), yaitu teori kuantum. Baik dari teori kuantum lama, teori kuantum modern (mekanika kuantum), teori kuantum relativistik (teori medan kuantum) hingga model standar partikel berawal dari persamaan Maxwell. Karena pengaruhnya terhadap lahirnya dua pilar utama fisika modern tersebut, Maxwell dijuluki sebagai bapak fisika modern.
