Tentado estuvo Jorge Juan para dejar a España y volverse al servicio de Malta. Hizo la casualidad que se enterase de ello el Teniente general D. José Pizarro, con quien trabó amistad Jorge Juan en Chile. Pizarro procuró disuadirle de resolución tan extrema y habló a Ensenada, logrando obtener los recursos suficientes para la publicación de aquellas obras, recibidas con gran aplauso en toda Europa.
La Marina de Guerra española necesitaba adelantos y mejoras que las extranjeras poseían. Con el encargo de estudiar los métodos de construcción y tomar cuanto pudiera ser de utilidad para nuestra marina, Jorge Juan, después que hubo ascendido a Capitán de Fragata, salió para Inglaterra en noviembre de 1748. Los constructores ingleses encontraron en el marino español, no aprovechado discípulo, sino excelente maestro.
A su vuelta a España fué ascendido a Capitán de Navío y nombrado Director de los Arsenales. Entonces proyectó y dirigió las obras de los del Ferrol y Cartagena, que aún hoy son admirados por su solidez y perfección, pudiendo ser considerado Jorge Juan como el fundador de aquellos establecimientos de construcción naval. En ellos emprendió las nuevas construcciones y de ellos salió aquella poderosa armada, que pocos años después había de surcar los mares en el reinado de Carlos III.
Obedeciendo órdenes del gobierno recorrió la Península de un extremo a otro, visitando todos los puertos y establecimientos marítimos, levantando planos para ejecución de obras (las que muchas, por desgracia, no se realizaron), y siendo por todos consultado acerca de obras hidráulicas, laboreo de minas y proyectos de canales y riegos.
Se le dió la comisión de estudiar la liga y afinación de monedas y cuanto con su fabricación se relaciona. Sus trabajos fueron el fundamento de la instalación de la fábrica de la moneda de Madrid con arreglo a los últimos adelantos: Jorge Juan puede ser considerado como el fundador de la Casa de la Moneda que hoy existe en la Corte. Por esta razón, cuando se edificó el barrio de Salamanca, se dió el nombre de Jorge Juan a la calle que, partiendo del paseo de Recoletos, con ella confina la fachada del mediodía de la Casa de la Moneda.
Habiendo sido nombrado el 1751 Capitán de Guardias Marinas con residencia en Cádiz, entonces publicó el Compendio de Navegación, en cuya obra se halla todo cuanto había adelantado dicha ciencia hasta su tiempo. Aprovechó su estancia en Cádiz para establecer el Observatorio de San Fernando, único que durante mucho tiempo existió en España.
En Cádiz, y en su propia casa, dió habitación a los fundadores de una Asamblea amistosa literaria, que fué como ensayo para la Academia de Ciencias que se trataba de fundar en Madrid. Allí leyó algunas memorias, de las cuales una le sirvió de base para la gran obra que debía inmortalizar su nombre, El examen marítimo, publicada el 1771, dos años antes de su muerte. El Instituto Real de Francia hubo de decir que era el tratado más profundo y más completo que se había escrito sobre la materia.
Nuestro querido discípulo D. Tomás Abad Amorós (curso de 1913 a 1914) escribe lo que a continuación copiamos: «Esa obra nunca bastante encomiada, que constituye el honor más preciado de la cultura de nuestra patria y de nuestra Marina militar, marca el período más culminante de la labor científica de Jorge Juan, pues en ella creó una rama importantísima de la Ciencia de la mecánica. Hasta entonces la construcción de los buques y su manejo había sido un arte deducido de la práctica y perfeccionado por ella; pero nuestro sabio les dió carácter científico, estableciendo por primera vez las bases teóricas de la Arquitectura naval y de la Mecánica de los buques, con fórmulas tan exactas y precisas que son al presente el fundamento de estas nuevas ciencias y el origen del progreso que desde aquellos tiempos ha tenido la construcción de los buques. Resulta, por tanto, El examen marítimo, una producción verdaderamente genial que causó completa revolución en la ciencia naval, colocó a nuestro Jorge Juan a la altura de los hombres de ciencia más eminentes de Europa y consolidó el epíteto de Sabio Español con que venía siendo conocido.»
En 1766 ascendió a Jefe de Escuadra y se le concedió el tratamiento de Excelencia.
El Rey le nombró Embajador extraordinario en la Corte del Sultán de Marruecos, para donde salió el 15 de febrero de 1767 en compañía de Sidi-Amed-el-Gacel, que había venido a España con igual carácter por orden del soberano marroquí. Seis meses permaneció en Marruecos desempeñando con tino y prudencia su cometido.