從歐洲大陸旅行回來後，麥克斯韋覺得與其它國家先進的科研條件相比，劍橋更是遠遠地落伍了。他在向同事們講述自己的出國見聞時，大家都有一種強烈的危機感：如果不加強建設，總有一天劍橋會被拋在科學大門之外。於是一批有識之士向劍橋大學發出呼籲，要求籌建一所髙水平的實驗室。
劍橋大學的名譽校長德文郡公爵，慷慨解囊，表示願意捐款資助建立實驗室。
解決了經費問題，劍橋大學又開始物色實驗室物理學教授的人選。他必須是一位傑出的物理學家，由他負責籌建一個物理學係，並擔任整個試驗大樓的設計工作。因此，他必須具有非凡的組織才能和諳熟的專業知識。
籌建委員會多方物色，一直沒有找到合適的人選。最後，他們想到了在格倫萊莊園的麥克斯韋。
接到聘書後，麥克斯韋由衷地為劍橋的這項計劃感到高興。辭職六年來，他時時刻刻都在關心著母校，關注著學校的建設。他的眼前浮現出劍橋的尖頂大樓和一張張年輕可愛的麵孔。科學需要補充新鮮的血液，而這些躊躇滿誌的青年更需要在現代化的實驗室中工作、學習。
一種先行者的莊嚴責任感在驅使著他，再加上當時他的《電磁學通論》已接近尾聲，麥克斯韋與妻子商量後，決定到劍橋大學任職。
一個月以後，麥克斯韋離開格倫萊，開始了他一生最後的事業。
一到劍橋，麥克斯韋便馬不停蹄地投人到工作中。他首先製定出實驗室的修建計劃。這座實驗室是以英國人卡文迪許的名字命名的，稱卡文迪許實驗室。
1872年實驗室正式破土動工。在整個修建過程中，麥克斯韋都認真負責，費盡心力。從建築設計、工程施工、儀器購置，直到實驗樓大門上的題詞，他都親自過問。人們經常可以看到一個瘦弱的老人頂著烈日，在工地上指揮工人，他的身影在整座大樓中穿梭
籌建工作是艱難而辛苦的，而且實際修造費又大大超過了預算，為了增添實驗儀器，麥克斯韋毫不猶豫地捐獻出自己多年的積蓄。
幾個春秋默默地過去了，麥克斯韋把他的心血都獻給了卡文迪許實驗室。
1874年的複活節，整個劍橋大學都洋溢著喜慶的氣氛。實驗室在麥克斯韋的親自指揮下終於竣工了！
這是一幢雄偉的大樓，全長120英尺，共分3層。一樓是電磁實驗室、熱力學實驗室、鍾室、供電室和工作間。二樓是教授研究室、儀器室、普通實驗室和可容納200多名學生的大禮堂。三樓有聲學研究室、製圖室、光學暗室以及高壓電氣實驗室。從設計到實驗設備的安裝，都充分顯示出麥克斯韋高深的物理學識和精密的構思。
在實驗大樓的橡木門上，用粗大剛勁的字體刻著這樣一段話：“主之作為，極其廣大；凡樂為者，皆應考察。”這是麥克斯韋從《聖經》中選出的，反映了他鼓勵學生勇於探索的期望。
實驗室建成之後，麥克斯韋最後幾年主要的工作，是整理卡文迪許留下來的大量科研資料。這項由公爵委托給他的任務，工作量相當浩繁。麥克斯韋仍然承擔下來了，在他的心中，他的一切都是屬於科學，屬於全人類的。
卡文迪許是18世紀一位性情怪僻的英國科學家，曾經發現氫氣，測定水的化學組成，第一個計算地球的質量，在靜電學上也很有研究。但這位傑出的科學家為人靦腆，喜歡離群索居。在他身後留下了20多劄沒有發表的科學手稿，大多數是關於數學和電學方麵的文章，其中不少很有價值的東西，幾乎半個多世紀都無人知曉。麥克斯韋為整理這些資料，做出了很大的犧牲，他放棄了自己的研究課題，耗盡了精力，這是一項非常細綠而困難的工作。麥克斯韋摘抄了無數張卡片，紀錄了大量的數據，然後統計、歸納、分類，終於完成了任務。
1879年，《卡文迪許文集》的出版，是麥克斯韋為自己生命寫下的最後一頁，給人類留下了一筆珍貴的科學遺產。麥克斯韋無私奉獻的崇高品質，贏得了後人的讚揚和尊敬。
卡文迪許實驗室的創立是世界科學史，尤其是物理學史上的一件開天辟地的創舉。麥克斯韋是實驗室的創建人，也是第一任主任。後來接替他的，有約瑟夫，湯姆孫，之後則是盧瑟福。他們都是世界第一流的物理學家。