En 1750 tenía el local de su negocio en el callejón del Great Turnstile en Holborn,[5] conocido por sus librerías y talleres especializados.[6] Su documento de 1759 "Una Prueba Experimental Relativa a la Potencia Natural del Agua y del Viento para hacer Girar Molinos y Otras Máquinas que Dependen del movimiento Circular" estableció la relación entre presión y velocidad de los objetos que se mueven en el aire (haciendo constar que las tablas que utilizaba habían sido calculadas experimentalmente por "mi amigo el Señor Rouse ... ingenioso caballero de Harborough, Leicestershire").[7][8] Sus experimentos con ruedas hidráulicas se realizaron con modelos a escala, que probó repetidamente con varias configuraciones durante un periodo de siete años.Este trabajo lo llevó finalmente a la invención del cemento Portland, que supuso la reaparición del hormigón como material moderno en la construcción de edificios, en gran parte gracias a su influencia.[14] Tras decantarse por el campo de la ingeniería civil, donde podía obtener mayores ganancias, abordó una extensa serie de trabajos, incluyendo: Smeaton es considerado el primer perito judicial en presentarse ante un tribunal inglés.Debido a su experiencia en ingeniería, se le reclamó para declarar ante el tribunal en un caso relacionado con la sedimentación del puerto en Wells-next-the-Sea en Norfolk en 1782.[20] Empleando sus habilidades como ingeniero mecánico, en 1761 ideó un motor impulsado por agua para los Jardines Botánicos Reales en Kew, y en 1767 un molino hidráulico en Alston, Cumbria (por el que se le atribuye la invención del eje hierro para las ruedas hidráulicas).En 1782 construyó el molino denominado "Chimney Mill" en Spital Tongues (Newcastle upon Tyne), el primer molino de viento holandés con un aspa de cinco palas instalado en Gran Bretaña.