- Electromagnetismo. Su mayor logro fue la formulación de la teoría clásica de la radiación electromagnética, que unificó por primera vez la electricidad, el magnetismo y la luz como manifestaciones distintas de un mismo fenómeno Las ecuaciones de Maxwell, formuladas para el electromagnetismo, han sido ampliamente consideradas la “segunda gran unificación de la física” (siendo la primera aquella realizada por Isaac Newton).
- Percepción del color. Como la mayoría de físicos de su tiempo, Maxwell tenía un gran interés por la psicología. Se interesó particularmente, siguiendo los pasos de Isaac Newton y Thomas Young, en el estudio de la percepción del color. Presentó, en 1861, la primera fotografía en color duradera.
- Teoría cinética y termodinámica. Maxwell contribuyó al desarrollo de la distribución de Maxwell-Boltzmann (es una distribución de probabilidad, medida de probabilidad, o frecuencia de distribución de partículas en un sistema a través de varios estados posibles), un medio para describir de forma estadística ciertos aspectos de la teoría cinética de los gases.
- Teoría del control. La teoría del control es un campo interdisciplinario de la ingeniería y las matemáticas, que tiene que ver con el comportamiento de sistemas dinámicos. Su trabajo en el análisis de la rigidez de las celosías que a día de hoy están presentes en muchos puentes.