După ce și-a terminat studiile, Maxim a lucrat la fabricile din Fitchburg, Boston și New York, ca scenarist și maestru. În acest timp el a inventat diverse dispozitive: mașini pentru extragerea gazelor ușoare, alimentarea cazanelor cu aburi cu apă și alte invenții. Mutarea la unchiul său, în 1864, el a proiectat un regulator avansat pentru arzătoarele cu gaz și un stingător automat de incendiu. Mai târziu, Maxim sa mutat la New York, unde a fost implicat în îmbunătățirea dinamelor, a motoarelor electrice și a bateriilor.
Mașina Maxim și creatorul său Khairem Stevens Maxim
În 1881, Maxim a emigrat în Anglia și a început să dezvolte arme. El a fost implicat în inventarea minelor subterane și a torpilelor, a dezvoltat un proiect de torpilă aeriană. Lucrare importantă a fost lucrarea sa de îmbunătățire a explozivilor. Dezvoltarea prafului de pușcă fără fum este, de asemenea, urmașul lui Stevens Maxim, a cărui aplicare a revoluționat activitatea de fotografiere și artilerie.
În 1884 a creat primul model al celebrului său mitral Maxim. Potrivit propriilor sale cuvinte, sa născut ideea sa de a folosi energia reculului pentru reîncărcarea armelor datorită unui impact puternic atunci când a fost împușcat dintr-un pistol testat în copilărie.
În 1888, Maxim a fondat o fabrica pentru producerea de tunuri rapide și mitraliere. În 1896, această plantă a fost achiziționată de Vickers. În 1901, pentru invenții remarcabile, Regina Victoria a făcut cavații Maximus.