В 1853, вместе с Джеймсом Робертом Нейпиром, он запроекти-ровал и запатентовал новую форму воздушного двигателя.

В 1854 году ученый получает Кейтскую медаль (the Keith medal) от Эдинбургского королевского общества, за вклад в развитие и узучение термодинамики.

3 декабря 1855 года, в возрасте 35 лет, Уильям Джон Макуорн Ранкин был назначен королевской комиссией Профессором гражданского строительства и механики в Университете Глазго соответствующим королевским декретом, где проработал до своей смерти, сделав скромный шотландский университет хорошим конкурентом для признанных лидеров обучения того времени. В 1857 году становится первым президентом Института инженеров в Шотландии.

Занятия Ранкина усталостью в металлах железнодорожных осей вели к новым методам строительства. Он также работает над механикой почвы, в которой его изучение земных давлений и стабильности сохранения стен сделало известным вклад в науку.

Все, чем бы ученый не занимался, он делал добросовестно и успешно. Все свои доводы он старался развить и облечь в математическую форму. Уже будучи профессором, Ранкин направляет свое внимание к теории военно-морской архитектуры, и кажется преследует это с алчностью. Он разрабатывает теорию сопротивления волнам судном любой конструкции с твердыми математическими обоснованиями, которая превосходит теорию Скотта Русела о волнах-линиях, основанной большей частью на догадках. Подстрекаемый исследованиями Фроуда Ранкин берется за не менее сложный вопрос о вращении судна среди волн и реше-ние было не менее успешным, чем проблема сопротивления.

Именно в 1861 году Фроуд положил перед Институтом военно-морской архитектуры свою теорию вращения судов, имевшая наибольший прогресс, который был сделан в военно-морской архитектуре за почти три четверти столетия. " Этот вопрос, " используя слова Скотта Русела, " был тот, который до настоящего времени абсолютно уклонялся от исследования математиками и устройства военно-морского архитектуры, " и это, следовательно не удивительно, что много выдающихся научных людей с трудом принимали взгляды Фроуда, когда они были сначала представлены публике. Профессор Ранкин, однако, с его обычной проницательностью, сразу почувствовал их правильность, и на следующей сессии Института указал, что самый простой метод достижения отличительного уравнения движения судна состоит в том, чтобы предположить, что фигура волны должна быть трочоидной (trochoidal), вместо принятой гипотезы синусов, которую Фроуд принял как основание своей теории. «Это предпо-ложение,- как Фроуд заявил при разговоре относительно разработки профессора Ранкина,- именно то, что ясно ведет к полному и строгому решению целого вопроса.» Потому как теория Фроуда основывалась большей мере на экспериментах, а ранкинов-ская – на теоретических исследованиях.

В течение этого периода он издал его четыре больших учебника, все из которых пошли в многократные издания: «Руководство Прикладной Механики» (Manual of Applied Mechanics, 1858), «Руководство парового двигателя и других моторов», (Manual of the Steam-engine and Other Prime Movers, 1859); «Руководство гражданского строительства», (Manual of Civil Engineering, 1861) и «Машины и прессы» (Machinery and Millwork, 1869). Эти, книги, однако, не характеризовали полностью огромную энергию Ранкина его многосторонний характер. Он был восторженным и наиболее полезным лидером движения добровольцев, автором, компози-тором и певцом юмористических и патриотических песен, некоторые из которых, как "Трехфутовое Правило" ("The Three Foot Rule”) и "У них никогда не будет Гибралтара" (“They never shall have Gibraltar”), стали известными далеко вне круга его знакомства. Ранкин был самым ранним из трех основателей современной науки Термодинамики. Автор первого формального трактата о предмете. Его вклады в теории Эластичности и Волн занимают место высоко среди событий 19 века математической физики, хотя они - простые единицы среди 150 научных бумаг.

«Руководство парового двигателя и других моторов» считается одним из главных трудов профессора, в котором он описал термодинамический цикл событий (так называемый цикл Ранкина), который использовался как стандарт для работы сооружений паровой мощи, где значительный пар обеспечивает рабочую жидкость. Ранкин здесь объяснил, как жидкость в котле, выпаренном дополнением высокой температуры преобразовывает часть этой энергии в механическую энергию, когда пар расширяется в двигателе. Поскольку исчерпывающийся пар сжат охлаждающейся средой типа воды, высокая температура потеряна от цикла. Сжатая жидкость накачана назад в котел. Эта концепция цикла мощи была полезна для инженеров развивающих оборудование и разрабатывающих электростанции.