1869 год — крупнейшая веха в истории науки: Менделеевым открыта периодическая система элементов. Максвелл проявляет большой интерес к атомистике и строению вещества. В Британской энциклопедии печатается серия его популярных статей—«Молекулы», «Атом», «Строение тел», «Эфир»... Будучи сторонником атомистического учения Демокрита, Эпикура и Лукреция, он придерживался концепции неизменных атомов и молекул. «Они остаются такими, какими создал их творец». Однако он готов повторить вслед за Фарадеем: «Я не люблю слова атом» (в смысле «неделимый»). Его статья «Атом» начинается определением: «Атом есть тело, которое нельзя рассечь пополам». И — почти одновременно — и своей прекрасной популярной книге «Материя и движение» (1873) он писал: «Даже атом, если мы рассматриваем его, как нечто способное к вращению, должен быть представляем состоящим из многих материальных частичек». Понятия дискретности и непрерывности Максвелл рассматривал, не отдавая предпочтения ни тому, ни другому, допуская, так сказать, возможность и того и другого. «Всякое наше знание как о времени, так и о месте в сущности относительно»,— писал он. И это отсутствие предубеждённости позволяло ему, не владея ещё достоверным знанием, проявлять большую широту в мыслях, в догадках, в прогнозах. «Великой задачей учёных нашего века является распространение наших знаний о движении вещества от тех случаев, в которых мы можем видеть и измерять движение, к тем, в которых наши чувства не могут его обнаружить». Заявление Максвелла о том, что должны существовать «молекулы электричества», было встречено, даже его учениками, скептически. Об этом вспомнили лет через двадцать, когда был открыт электрон. Максвелл был единственным, пожалуй, в Европе учёным, оценившим значение термодинамических работ американского физика-теоретика Гиббса. Словно бы предвосхищая появление гипотезы Планка, Максвелл говорил тогда: «Принципы термодинамики бросают яркий свет на все явления природы и, вероятно, многие важные применения этих принципов могут быть получены в будущем».
Он продолжал размышлять и над электромагнитной теорией, однако после «Трактата» ничего существенного к ней уже не добавил.
Работу над книгой «Электричество в элементарном изложении» Максвелл закончить не успел, она вышла посмертно.
В последние годы жизни учёный предпринял ещё одно интересное исследование, относящееся к истории науки,— занялся подготовкой к изданию трудов Генри Кавендиша. Он был поражён и пленён фигурой этого великого оригинала, отшельника, отдавшего всего себя науке, сделавшего ряд замечательных открытий в физике и химии, искусного экспериментатора. Однако физических работ Кавендиш почему-то не публиковал (напечатал лишь две из них). Никому не известные, они более ста лет пролежали в архиве. Двадцать пакетов ценнейших манускриптов! Максвелл получил их в 1874 г. от герцога Девонширского. Он не только их изучил, но собственноручно все переписал, повторил большую часть описанных Кавендишем опытов и многие результаты уточнил. Такую работу никто лучше и добросовестнее Максвелла выполнить бы, конечно, не смог. Это был достойный подражания образец экспериментального, творческого подхода к историко-научным исследованиям. В итоге Максвелл открыл науке Кавендиша — физика, и в этом открытии было немало удивительного: оказалось, что Кавендиш за 12 лет до Кулона установил закон взаимодействия электрических зарядов, за 65 лот до Фарадея изучил вопрос о влиянии диэлектрика, разделяющего обкладки конденсатора, на его ёмкость; он предвосхитил открытие закона Ома и т. д. Два больших тома Кавендиша увидели свет в октябре 1879 г. На пять лет растянулась у Максвелла эта работа. Он сделал огромного значения дело, но, знай он, как мало уже оставалось у него времени, он бы, наверное, за это не взялся.
Все эти годы подолгу и серьёзно хворала его жена. Максвелл настоял на том, чтобы ухаживать за ней самому. Сиделкой он был искусной и самоотверженной. Однажды он три недели не ложился в постель. А ещё был такой случай. Как-то он зашёл в комнату жены. Спавшая там собачка Гуни, когда он наклонился над больной, цапнула его с перепуга за нос. Не издав ни звука, Максвелл вышел, бережно придерживая висевшую у него на лице собачку. Спокойствие и выдержка ему никогда не изменяли. Он был бодр, деятелен, доброжелателен. Он все успевал, и работа шла, как обычно. Он никогда ни на что не жаловался; его сдержанность с годами возрастала, словно он все больше и больше уходил в себя. Некогда отъявленный спорщик, он теперь уклонялся от споров, предпочитая, уединившись, написать о предмете спора язвительные стихи (и не только язвительные). Иногда — под секретом — он читал их своим друзьям. Иногда публиковал в «Nature», подписываясь псевдонимом