罗伯克向博尔顿提出给他1/3的股份，要他在一年之内做出选择，支付的代价不少于1000英镑，但是博尔顿却拒绝了这一建议。他希望在这项发明中获得较多的利益，否则就不干。在金内尔制造发动机的工作就这样停顿下来了。在1769~1770年的晚秋和冬季期间，瓦特完全忙于为那条9英里长的蒙克兰运河勘测线路，这条运河旨在把拉纳克群的产煤区同格拉斯哥连接起来。直到3月份，才在金内尔做了进一步的试验，这次使用的是瓦特于11月份设计的一种新式管型表面冷凝器。
这些试验也是仅仅取得了部分成功。试验证明瓦特的原理是正确的，但由于技术条件不足，使得他的这些努力仍旧归于失败。很显然，在这台发动机能够进行实际工作之前，还有许多事情要做。然而，用新式冷凝器进行的试验，的确使瓦特向前迈出了重要的一步。在此之前，他一直认为，由于有那么多的空气同蒸汽一起进入冷凝器，因此，要取得完好的排气效果，就必须在发动机每一个冲程之间用水灌满冷凝器。要做到这一点，就意味着要使用一个或几个空气泵，这些泵又很大，因此，要消耗发动机很大一部分的输出功率。此时，他终于发现这样重复灌水是不必要的，而只要用一个小得多的空气泵，就可以保持有效的真空。
4月初，瓦特动身去北部为一条运河勘测路线，这条运河从珀思穿越斯特拉斯莫尔，经过库巴安古斯到达福法尔。瓦特在珀思曾写信给罗伯克，建议对金内尔的那台发动机再做些改进，不过这些改进是否有效却是令人怀疑的。罗伯克曾力劝瓦特回来继续进行他的试验，但却枉费心机。在瓦特的斯特拉斯莫尔勘测之行结束之后，瓦特想得很周到，打算继续进行试验，可是他一回到格拉斯哥，却改变主意，接受了委托，对改善克莱德河及格拉斯哥港口和码头的情况，进行了勘测并提出了报告。在此后的4年里，瓦特把全部精力都投入丁土木工程工作之中，在他的朋友们看来，他准是永远不会再搞蒸汽机了。
不仅博尔顿和斯莫尔，而且还有伊拉兹马斯·达尔文和乔赛亚、韦奇伍德以及英格兰中部其他一些有影响的人物，都从来没有对瓦特的发明功绩丧失过信心，他们仍然迫切盼望他的试验能够取得成果。对于他们来说，似乎瓦特的这种做法既是不可理解的，又是令人恼火的；然而说句公道话，他们对瓦特处境的困难并不完全了解。在这个时候，只有他才知道罗伯克的经济情况已经变得多么不稳定。因此，不久便出现了瓦特被迫由自己来支付后来的试验费用的情况。所以当试验的结果表明要迅速取得成功是毫无希望时，为了要维持妻室儿女的生活，谨小慎微的瓦特，就感到自己没有勇气再进行深入的试验了。此时，他只能用通过担负一些短期的勘测任务的办法，才可以在举棋不定的两种职业之间避免做出最后的抉择。然而，目前出现的情况，又使他非做出决定不可。等到他的克莱德河勘测工作完成时，蒙克兰运河工程也得到了批准，并向他提出签订一项监督修建这条运河的长期合同，瓦特接受了这项合同。
假如瓦特真是像他所指的那样多病和无能，那么显然他就决不可能完成他于1770年至1774年间在苏格兰所承担的勘测工作项目。任何一个身体虚弱的人，都无法经受得起常常在骇人听闻的气侯条件下在苏格兰高地进行的勘测工作。1771年，他勘测了埃尔港，他所提出的改良措施得到及时采纳执行。同年，他还勘测了从吉尔背湖修到克雷格尼什拥的克里南运河。此外，他还勘测了一条类似“捷径”的运河线路，那就是从洛蒙德湖畔的阿罗查尔通往朝湖畔的阿德里斯海格。1772年，他为他的故乡格里诺克勘测了一套新的供水系统，这项工程在第二年根据议会批准的法案予以实行。1773年，他比过去更忙，曾经为福思河、古迪河和德文河的航道改良工程以及从佩斯利到赫利特、从坎具尔镇穿越金蒂尔海峡到马奇里哈尼什的新的运河线路进行过勘测工作。这些计划虽然没有实现，但是，苏格兰唯一的一条公共窄轨铁路终于建成，穿过金蒂海峡。他在1773年秋季承担的最后也是最大的一项工程，是为那个没收财产管理委员会勘查一条运河线路，这条运河线路是从因弗内斯经过大格伦通到威廉堡的。尽管瓦特的这项计划和估算又一次被搁置起来，但是在后来，约翰·伦尼和托马斯·特尔福德都请教过他。负责实际修建卡里多尼亚运河的特尔福德，曾经采用了与瓦特的计划很接近的线路。
然而，所有这些活动和他所表达的种种见解，都没有能够阻止瓦特继续进行创造。像他这样的人是永远也不会满足于现状的。不管他遇到什么任务，都总是立刻为做好这件工作而思索改进工具和方法。他总是很快就全神贯注地思索去另辟蹊径。因此，他在这一时期写给斯莫尔的信里，谈的都是对他的勘测仪器和水平仪所做的改进，即对叉线远距离测量仪，也就是他所说的“微距计”以及用做制造精密天平的分度机所做的改进。可是对于他那台放在金内尔土棚里已生锈的倒霉的蒸汽机；他却似乎没有花费什么心思去考虑。
瓦特在1773年虽然为他的勘测工作忙得如此不可开交，但是，实际上他的运气却坏到了极点。1772年至1773年的商业金融大恐慌使得苏林兰所有的私人银行几乎家家破产。蒙克兰运河工程停工了，他的朋友罗巴境也在1773年3月破产了，并且从此一蹶不振，在穷困僚倒中默默无闻。他在博内斯的那宗时运不济的投机买卖已使他日益濒临破产，这次金融危机终于使他不堪一击而垮台。瓦特想要帮助朋友却无能为力，这使他陷入极度痛苦之中。他力所能及的只能是向罗伯克退还按照协议的条款他所应该支付的全部款项，然后取回在金内尔的那台发动机。他在5月份通知斯莫尔说，他正在把这台发动机拆卸装箱，准备运到伯明翰这个“唯一适合完成试验的地点”。
马修·博尔顿耐心等待已久的时机现在即将来临，然而，他却仍在踌躇不前。尽管罗伯克欠了博尔顿及其合股人福瑟吉尔大约1200英镑，但博尔顿不愿显得他在乘朋友之危或借此利用其他债权人的股份。因此，在罗巴克同他的债权人达成了结债务的协议而且他能够同罗伯克财产托管人谈判以前，他一直在等待。正如瓦特所说，罗巴克的财产托管人对于蒸汽机的发明专利并不重视，而福瑟吉尔也拒绝参与此事。于是，博尔顿在1773年8月终于把这项专利的2/3的股份集中到了他的手里。
9月，最后一次沉重的打击落到了瓦特身上。当他正在大格伦进行勘测的时候，传来了关于他妻子病危的消息，当时她正怀着第五个孩子。瓦特闻讯后，立即冒着倾盆大雨动身赶往威廉堡。第二天他到了蒂恩德拉姆，第三天，也就是28日，他在晚上10点抵达丹巴顿，他在那里写道：“我必然丧妻的预感是如此的确切强烈，以至我再也不能继续往前走了。”次日上午，卡伦公司在格拉斯哥的代理人吉尔伯特·汉密尔顿乘坐一辆轻便马车前来接他。瓦特说：“从他的黑色外衣和他的面部表情可以看出，我已不能抱任何希望了。”他把车赶到汉密尔顿在格拉斯哥的家里，因为正如瓦特伤感地写道的那样：“回到已失去了欢迎我的亲人的地方，我感到心惊胆战。”当威廉·斯莫尔听到这个消息后，他恳求瓦特说：“请您尽快到我这里来。”而瓦特则回答说：
“我并不感到孤独和悲伤，但是我对这个世界，甚至对我自己的发明物，几乎都已失去了深切的爱。我十分渴望见到您，想听听您的闲聊，也和您谈谈我自己的想法；但是，眼下还有那么多的事情要做，可我又是这样的穷困。我对这片故土感到十分沮丧。”
从他那些经常怨天尤人的信件来看，瓦特对自己的故乡并不喜欢。但是，他却始终不那么愿意做出深谋远虑的决定，以至使人会问：如果不是由于他妻子的去世而使他对周围熟悉的环境产生痛苦的感情的话，那么他是否会真的狠心离开那熟悉的环境呢？虽然他料理事务要花去一些时间，但他还是在1774年5月17日动身到伯明翰去了。在那里，友善的博尔顿把他安顿在自己的纽霍尔路他的旧居。不久他把留在格拉斯哥亲戚家的两个年幼的孩子，即小女儿玛格丽特和5岁的詹姆斯接来住在一起。
移居伯明翰这件事，在瓦特一生中是一个重大的转折点。此时他已39岁，然而，前面仍然困难重重。
收获成功
当瓦特于1776年去苏格兰时，带回了在苏格兰安装第一台瓦特式发动机的定货单。这就是为邓弗姆林附近托里伯恩的彼得·科尔韦尔制造一台44英寸抽水发动机。虽然这台发动机在1778年1月之前并未投入使用，但瓦特早在1776年就把设计准备好了。作为第一台新型发动机，它的特点是开始把瓦特为蒸汽吸入和排出而设计的分别下落式阀门，安装在前面已经说过的单摆式扇形阀的地方。这些下落式阀门的动作是由“塞杆”控制的，而塞杆又与穿过蒸汽阀室里的密封垫伸出来的轴和联轴器相连。阀门、阀座和操作装置的设计，后来经历了很大的变更和改进。但是，应用分别下落式阀门的原理，现在已成为所有瓦特发动机上的标准设计方法。这种改进是合理的。虽然扇形阀是极其精巧的，但在当时要不使这阀门和气门把接口处蒸汽泄出，那一定是很困难的。此外，单一阀的根本缺陷是，它有可能在一项功能起作用的时间有所改变时，不影响另一项功能的作用。后来代替它的滑动阀也同样有不足之处。由于使用了分立式的阀门来控制蒸汽的吸入和排出，发动机的工作和经济实用性得到了改善，因为这些阀门的相关出口能够独立地定时，从而提供了最佳效果。在有必要用手控制机械阀装置来操纵这些阀门时，这种新的阀门便使得启动发动机这个并不简单的任务，也变得方便起来了。
