小詹姆斯在母亲去世以后，似乎一下子变得懂事起来。他同母亲的关系非同一般，连做梦也没有想到，一直疼爱他的母亲会突然地离开他，而且是一去不返。还有那位自幼就在一起玩耍的弟弟约翰，就在几天前还抱着那位大胡子船长的脸吻个不停，因为他终于答应要带他去美洲逛一趟。想不到的是，他和那位老船长也永远回不来了。对于父亲此时此刻的心情和处境，小詹姆斯也一清二楚，因为他毕竟不再是个小孩子了。在埋葬了母亲之后，他便主动提出要放弃学业，出去拜师学徒，以便能学到一门借以谋生的手艺。他的父亲在百般无奈的情况下，也只好放弃了原来准备供他念大学的打算，同意他去学门手艺，以便将来能回格里诺克继承他的事业。
1754年的6月，18岁的詹姆斯·瓦特在中学毕业以后，便立刻收拾行装，动身到格拉斯哥去。然而遗憾的是，在这样一座著名的城市里，竟然找不到一位有资格做他师傅的手艺人。最初，他跟着一位自称光学仪器商人干了一些时候，但很快便发现那位“师傅”不过是一名普通机匠而已，他能教的手艺技术，瓦特早就掌握了。
然而，瓦特在格拉斯哥待的这段时间，并没有白白浪费。他住在外祖父的家里，认识了这个家族里一位名叫乔治·米尔黑德的成员。这位远房舅舅，当时在格拉斯哥大学任人文学教授。在两年前成立的格拉斯哥文学协会里，他是一名积极分子，有时还带着瓦特去参加一些活动。通过这种关系，瓦特结识了苏格兰的一些最有学问的人。这所大学的教授们，也都很喜欢这位年轻人。瓦特从童年时代起，就是一个喜欢博览群书的人。那些教授们看到他小小年纪，竟有着那么渊博的知识，而且头脑敏捷，记忆力也强得惊人，可以非常准确地说出某件事情的来龙去脉，所以无不为之称奇。在那些欣赏他的教授当中，有一位是物理学教授罗伯特·迪克博士。迪克博士邀请瓦特到物理系去，帮他安装一批刚刚运到的教授天文学用的仪器。在完成这项工作任务期间，瓦特表现出的聪明热情和熟练的技巧，给迪克博士留下了深刻的印象；瓦特对这位既有高深学问又很平易近人的教授，也从心眼里敬佩不已。就这样，他们俩成为终生的好朋友。
迪克博士显然认为瓦特作为一个急需拜师学艺的年轻人，继续在格拉斯哥待下去，是没法得到进一步提高的。为了学到真本领，他必须到伦敦去，因为伦敦集聚了一批举世闻名的仪器制造商，只有拜他们为师，才能学到真手艺。他把这种想法告诉了瓦特，并且表示如果瓦特能够取得父亲的同意，他将给瓦特写一封介绍信，也许人家会收留他。
1755年的5月，瓦特回到格里诺克，找他父亲商量去伦敦拜师学艺的事。他的父亲高兴地说：“既然有迪克博士引见，那你就及早动身去吧，因为能跟那些大名鼎鼎的仪器制造商学徒，是一件非常难得的事情。”很快，他就给儿子准备了足够的盘缠。
6月7日，詹姆斯·瓦特骑上父亲给他准备的一匹马，动身到伦敦去。与他一起策马同行的，是一位名叫约翰·马尔的海军教官。这位年轻的军官是格里诺克那所文法学校校长的儿子，名字也同他的父亲一样。他这次到南方去，是为了到停泊在泰晤士河里的“汉普顿宫廷”号军舰上工作。詹姆斯当年在文法学校读书时，曾经是马尔校长的得意门生。这次同他儿子结伴同行，自然是一件非常舒心的事情。
瓦特是第一次出远门，到一个完全陌生的地方去。他的行李箱是从利思装船，通过海路运往伦敦的。在他的衣袋里，小心翼翼地装着迪克博士的一封介绍信。这封推荐函是写给著名的仪器制造商詹姆斯·肖特的，他住在伦敦斯特兰德区的萨里街，也是一位苏格兰人。
瓦特本来可以跟着他的行李，一道搭船走海路去伦敦，但是，由于他相信“有陆不登舟”的哲理名言，害怕乘船旅行会遇到意外事故，“天有不测风云”嘛！他的弟弟小约翰，不就是好端端地被风浪淹死在大海里的吗？想到这些，他还是选择了走陆地这条比较艰苦和相对缓慢的道路。
马尔比瓦特大几岁，生活经验也比瓦特多。这两位年轻的旅伴，从格里诺克动身以后，首先是经过戈德斯特里姆和伯里克，到达英格兰的北部重镇纽卡斯尔，然后沿着当时最好的道路大北方路直线南下。6月初的英国，算是一年中最好的季节，天气通常晴朗，这给路上的行人提供了方便。他们两个骑马的技术都不高明，一路上只能慢腾腾地走着，时而聊天，时而观景，整整花了14天的时间，终于到达了伦敦。
首都伦敦是一个繁华的大都市，从小地方初来的瓦特，从一开始就遇到了不少的困难。他费了好大劲才找到了詹姆斯·肖特，把迪克博士的那封荐举信恭恭敬敬地交给了他。肖特虽然很友好地接待了瓦特，但却不肯收他为徒。他指点瓦特去找了另外几名仪器制造商，得到的回答却都大致相同。他们不肯收留瓦特的主要原因，是因为他没有正式学过徒，而现在才开始当学徒工，又显得年龄太大了。如果把他作为一名出了徒的工匠留下干活，他又不合乎当时的雇佣规定。
伦敦的行会制度，一直是非常严格的。任何一个外来户，要想在一门技术行业里站住脚，都是一件十分困难的事情，更何况像瓦特这种不合乎规定条件的人了。有真才实学是一回事，有学徒经历和出徒证明又是另外一回事。看来，只讲文凭不认人的情况，古今中外都有这种现象。
可怜的瓦特在伦敦街头白白跑了一个月，遇到了一次又一次的失望。但是，功夫不负有心人，他那种坚持不懈、忍辱负重的精神，最后终于取得了如意报偿。在瓦特的真诚恳请下，科恩希尔地区芬奇巷的仪器制造商约翰·摩根，终于同意留下他当一年学徒工，条件是要付给他20个畿尼的学费，还要为他无偿地干一些活。瓦特痛快地答应了他的条件。
摩根是一位学者，是当时伦敦有名的数学家，同时又是掌握操作技术的手艺人。在仪器制造业这个行当里，像他这种理论和实践都在行的能手并不多见，自然他会成为一名佼佼者。1752年，他曾为西班牙国王制作了一个18英寸的反射望远镜，收取了1200英镑的费用，在同行中一时传为美谈。
也正由于摩根的名气大，才有足够的胆量，敢于藐视时钟仪表制造商行会那些神圣的规定。伦敦的这个行会曾明文规定：“任何外来人，不管他是外国人还是英国人，都不准加入仪器仪表制造商行会，也不许在这一行业里当学徒。很明显，他们是想通过技术垄断，来为自己谋取高额利润。
瓦特在伦敦找到肯收留他的师傅以后，心情非常高兴。在给他父亲的一封信里，瓦特曾这样谈论他的师傅摩根：“虽然他主要是一位黄铜匠人，但在这门行当的很多方面，他能够教我学会不少东西，例如各种产品的规格、比例和象限等。”
瓦特在伦敦12个月的学徒期间，曾给自己的生活节奏安排得十分紧张。他决心要在这为时一年的学徒生涯中，掌握别人通常要用3～4年的训练才能学会的技艺。为此，他必须兢兢业业，埋头苦干。师傅的耐心指点，加上他原有的功底，再加上他的刻苦努力，勤学苦练，就使得他的手艺进步很快。
年近20岁的瓦特，已经懂得生活的艰辛。他知道父亲为他提供的生活费用来之不易，因此，必须在生活上精打细算，每周只安排8个先令的花销，决不浪费一个铜板。他每周要在芬奇巷摩根的店铺里工作5天，每天都是从清晨一直干到晚上9点钟。尽管这么长的工作时间，往往会把他累得精疲力竭，但在回到寝室以后，瓦特仍然不肯马上休息。他要利用夜晚和清晨一大早的时间，揽点零星的修理活来干，以便赚点钱来补贴自己的生活费用。
其实，即使什么事情也没有，瓦特也不敢在夜间随便上街头去玩。因为当时的伦敦并不太平，经常有为海军抓壮丁或者拐卖人口的事情发生，使人们生活在一种恐怖的气氛之中。英国同法国打了7年仗，为的是争夺北美和印度等海外殖民地。由于在战争初期损失惨重，为了补充前线急需的兵源，抓壮丁便成为当时英国的一件常事。此外，伦敦当时还有些专门贩卖人口的“人蛇集团”，他们把绑架拐骗来的人口，主要是外地来的打工汉，装船运到西印第安的种植园去当奴隶，做苦工，通常是一去便杳无音讯。
在给他父亲写的一封信里，瓦特曾描述过当年伦敦抓壮丁的情景。他写道：
现在，他们对能被抓到的任何人，不管是在陆地上生活的“旱鸭子”，还是熟悉水性的海员，都要被逼着去当海军。只有在伦敦城的辖区里，他们必须把抓到的人首先送给市长审查，然后才允许把那些不受其保护的人带走。也就是说，在那些被抓到的壮丁中，只有那些能证明自己是学徒工或是可靠的商人，才有可能被放掉。假如我被他们抓到送去见市长的话，我还不敢承认自己是在伦敦城里工作的，因为作为一个没有取得市民身份的人在他的辖区内工作，即使是在那里打短工，也都是违犯他们的法律的。
从这封信里，我们可以看出瓦特当年在伦敦过着提心吊胆的生活，并非是庸人自扰，而是确有一定道理的。像他这种生性谨慎的人，在那种动乱的岁月里，要保住来之不易的学习机会和卫护自身的安全，最好的办法就是待在家里。另外，从这封信里，我们还可以看到为什么伯明翰等商业中心，在18世纪的时候能够得到飞速发展，其原因之一就是那里没有行会制度的束缚。那些从四面八方来到这些商业中心的人，并不像城市游民那样，不受法律的保护。而在伦敦这座王室所在的都会里，各种清规戒律实在太多了！
瓦特躲过了伦敦街头动乱的危险，也以惊人的速度学到了手艺。到了1756年4月的时候，他已经可以用自豪的语气给他父亲写道：“我认为不管在什么地方，我都不愁没有饭吃，因为现在我已经能像大多数工匠那样出色地工作了，尽管我干的活还不如他们那样熟练。”同年6月，他又在信中得意地告诉他父亲，说他曾“用黄铜制造出一件法式接头的两脚规”，而这件制品则被评为全行业中最杰出的作品。
辛勤的劳动，终于结出了丰硕的成果。为时一年的学徒生涯，现在到了结束的时候了。1756年7月，在学徒期满，告别那位可尊敬的师傅，并且永远离开他那个狭窄的工作间时，他一定会感到非常快慰。带着采购来的价值20英镑的金属材料，收拾好平时为自己制造的一些小工具，还特地买来了一部宝贵的专业教科书，即由斯通翻译的尼古拉斯·拜昂的著作：《数学仪器的制造和使用》，风华正茂的詹姆斯·瓦特，踏上了返回苏格兰的漫长道路，去迎接新的生活挑战。
