По контракту весь подвижной состав следовало изготовить из отечественных материалов. Были построены новые или модернизированы старые мастерские, выписаны машины, устроены печи Сименса для выработки рессорной стали, до того не выделывавшейся в России, приглашены опытные конструкторы и мастера во главе со знаменитыми французскими инженерами Фюжером и Бассоном, спроектировавшими лучший тип узкоколейной железной дороги. В 1877 году такая дорога в 203 версты связала весь заводской округ, а затем была доведена до протяженности в 290 верст. Было проложено также отличное шоссе длиною в 100 верст, связавшее главные центры мальцевского округа: Песочню, Любохну, Людиново и Дятьково. На нем было организовано регулярное сообщение, почтовое и экипажами, построены станции.
В новое дело Мальцев вложил более 2 млн рублей, рассчитывая на обещанные ему правительством долгосрочные заказы, которые только и могли покрыть все основные затраты. Но эти расчеты не оправдались, хотя особая комиссия, осматривавшая заводы и испытывавшая качество стали и других материалов, дала самый благоприятный отзыв. Заменивший П. П. Мельникова на посту главноуправляющего путей сообщения граф В. А. Бобринский решил: нет никакой нужды заказывать паровозы в России. Контракт с Мальцевым не был возобновлен. Огромный оборотный капитал мальцевских заводов, вложенный в это дело, лопнул, а рабочие, учившиеся на постройке первых 50 локомотивов, оказались выброшенными на улицу. Сверх всех бед Моршанско-Сызранская дорога, приняв паровозов на 500 тыс. рублей, из-за банкротства не уплатила денег вовсе. К этому добавилось запрещение мальцевских денежных записок, ходивших во владениях Мальцева наряду с деньгами, что вызвало необходимость их срочного выкупа на 638 тыс. рублей. Все это послужило главной причиной первых затруднений мальцевских предприятий. В целом, на мальцевских заводах было сделано до 400 паровозов и до 12 тыс. вагонов, и дело это, писали русские экономисты, могло бы, совершенствуясь, окончательно вытеснить заграничные паровозы и вагоны, если бы не поспешность Бобринского в решении вопроса.
В 1875 году, чтобы спасти свои предприятия, Мальцев идет на последнюю меру, учреждая промышленно-торговое товарищество на паях со складочным капиталом в 6 млн рублей с числом пайщиков около 130 человек. Основными вкладчиками были сам Мальцев, как учредитель, его сыновья и ближайшие родственники. Из 24 тыс. паев им принадлежали 22 703 пая. Остальные члены товарищества из числа его управляющих и инженеров имели не более 40 паев каждый. Мальцев мечется в поисках выхода, но судьба как будто преследует его. Он продает свои имения в Таврической губернии. Чтобы поднять пошатнувшийся престиж своего дела, подогреть интерес к нему в русском обществе, Мальцев субсидирует публикацию серии очерков о его империи в «Русской мысли» известного публициста В. И. Немировича-Данченко под общим названием «Америка в России». Но беды Мальцева не кончаются, приобретая фатальный характер. В 1883 году, вследствие экономического кризиса, резко сократился сбыт в южную часть России, бывшую главным потребителем мальцевских сельскохозяйственных машин.
Паровоз людиновского завода
Неудачи усугублялись и личными обстоятельствами. Его жена, бывшая фрейлина при дворе, и выросшие и уехавшие от него в Петербург дети, считая, что отец непозволительно много денег тратит на развитие производства и нужды мастеровых, стали распускать слухи, что он выжил из ума, и старались отстранить его от дел. По их ходатайствам была даже создана следственная комиссия. В показаниях комиссии в марте 1882 года Сергей Иванович в резком тоне выражал свои обиды: «В течение 10 лет с той поры, когда как жене моей удалось втереться к покойной государыне, она соединилась с III отделением и своим братом, восстановила сыновей моих против меня обещаниями почестей, приучила их к пустой жизни, дабы они смотрели на трудовую жизнь, к которой я их призывал, как на наказание, и сколько тяжких оскорблений мне пришлось выносить… Мне известно, что жене моей и сыновьям моим необходимо было меня оклеветать, чтобы оправдать их незаконное поведение. Я готов на все следствия и суд».
Беда не приходит одна. И в 1883 году произошел роковой случай. Возвращаясь из Людинова в Дятьково, Мальцев, заметив женщину с вязанкой хвороста, велел кучеру остановиться и подозвал женщину к себе. Когда она направлялась к Мальцеву, тройка разгоряченных коней, едва сдерживаемая кучером, испугалась и с места взяла в бешеный карьер. Растерявшийся кучер не смог сдержать лошадей, и экипаж перевернулся. В имение Мальцева доставили в тяжелом состоянии. Пролежав несколько месяцев дома, он по совету врачей уехал для лечения за границу.
За полгода его отсутствия оставшиеся члены правления, в том числе его сын, флигель-адъютант И. С. Мальцев, неумелым хозяйствованием еще более усугубили дело. Положение еще можно было поправить, но вокруг мальцевских заводов начались интриги его родственников, имевших связи с двором.