En 1791 Agustín de Betancourt fue repatriado «obligatoriamente» ante la gravedad de la situación en Francia, pero la realidad política española había cambiado mucho: Carlos III había fallecido, y su heredero, Carlos IV, era débil y muy influenciable. El temor al contagio de los movimientos revolucionarios que llegaban desde Francia habían acabado con el Reformismo Ilustrado y su impulsor, Floridablanca, había caído en desgracia. Lo sustituyó Aranda por un corto periodo de tiempo hasta que Manuel Godoy se hace con el poder en España, que conserva desde 1792 hasta 1808.

A su llegada a Madrid ocupa su tiempo en proyectar una draga de vapor mientras se ultiman las obras del Real Gabinete de Máquinas, que se abre al público en abril de 1792.

En estos años Betancourt presenta a la Academia de San Fernando unos ingeniosos modelos de madera e hilos para explicar construcciones geométricas; continúa acudiendo con asiduidad a las juntas de gobierno de la Academia; emite un informe sobre el taller de instrumentos físicos y astronómicos del Observatorio del Buen Retiro, y otro sobre una fábrica de relojes, con los que estaba tan familiarizado por su amistad con Breguet.

En 1793 Betancourt se siente desencantado por el escaso éxito del Real Gabinete de Máquinas. Después de más de un año Godoy aún no ha visitado la colección y cuando lo hace, Betancourt intuye su desinterés y hostilidad. Por ello decide trasladarse a Inglaterra, un país que lo había impactado profundamente por su avanzada industrialización y su gran estabilidad política. En octubre de 1793 se le concede el ansiado permiso y viaja al país británico para «asuntos del Real Servicio».