С 14 лет Уатт стал часто гостить у тётки по матери, которая была замужем за профессором Мюрхедом, крупным специалистом по древним языкам. Однако племянник занимался у дяди Мюрхеда не столько древними языками, сколько химией и физикой, читая университетские учебники и ставя опыты, о которых там было написано. В доме дяди в Глазго Уатт познакомился со многими молодыми людьми, увлечёнными науками. С некоторыми из них он сошёлся довольно близко, хотя они были несколько старше его по возрасту, и дружил с ними до глубокой старости. Друзья вспоминали, что в это время он с увлечением мастерил какую-то электрическую машину, о которой прочёл в одной из книг дядиной библиотеки. Вероятно, это было некое подобие лейденской банки, изобретённой в те годы и описанной в научной литературе.
Летом семья Мюрхеда отдыхала в живописной горной местности на севере Шотландии, на берегу озера Лох-Ломон. Здесь Уатт нашёл совершенно новую пищу для своего ума, какой не было ни в Гриноке, ни в Глазго. Он бродил по горам и любовался природой, разыскивая истоки какого-либо ручья и собирая по пути минералы и растения. В окрестностях Лох-Ломона было немало исторических достопримечательностей, связанных с боевыми действиями во время междоусобных войн и революций. Вероятно, здесь у него зародилась привычка, как он сам говорил впоследствии, "любоваться природой, изучая её".
В семействе Мюрхедов Уатт нашёл наиболее благоприятную обстановку для своего самообразования. У них он сумел существенно пополнить и расширить гимназические знания.
Учась в гимназии, Уатт не только не забросил свои занятия в отцовской мастерской, но, наоборот, чем больше узнавал на уроках в гимназии, тем больше смысла находил в своих поделках и с тем большим интересом осваивал ремёсла. Занятия в гимназии и занятия в отцовской мастерской удивительным образом дополняли друг друга, объединённые общим принципом учиться и узнавать новое.
Отец Уатта никогда не думал сделать из сына обыкновенного мастерового в своей мастерской, но он считал, что семья должна создавать наиболее благоприятные условия для развития природных способностей детей, как их ума, так и их рук. "Пусть делают то, к чему имеют природное влечение", -говорил Джеймс Уатт-старший, -лишь бы делали серьёзно, с увлечением, а подчиняться обстоятельствам жизни научатся, когда придёт время". Поэтому в дополнение к инструментам он построил для сына верстак, а потом небольшой горн.