Tilbake i Paris engasjerte Clapeyron seg sterkt i utbygningen av et fransk jernbanenett. Han var en av de ledende personlighetene bak den første jernbanen som forbandt Paris med St. Germain. Den ble åpnet i 1835. I årene som fulgte var han engasjert i lignende jernbaneprosjekt andre steder i landet. Men han var også opptatt av å løse mindre, men viktige tekniske problem og var spesielt opptatt med å forbedre damplokomotivene. Her lyktes han å forbedre virkemåten til ventilene i sylinderen som slipper damp inn og ut. Han utmerket seg også i utforming av broer og studerte «statisk ubestemte system» som der opptrer. I 1844 ble han utnevnt til professor i mekanikk ved École nationale des ponts et chaussées og i 1858 tatt opp i det franske vitenskapsakademiet på plassen som hadde blitt ledig etter Cauchy.