Lorsque Delaunay, nommé directeur à sa place, meurt
accidentellement au bout de deux ans, aucun des astronomes de l'Observatoire ne
désire assumer cette responsabilité. Cʼest finalement Adolphe Thiers, président
de la république, qui réinstalle Le Verrier dans ses fonctions, par un
décret datant du 13 février 1873. Cette fois-ci, le directeur est surveillé par un Conseil scientifique qui se
réunit nécessairement une fois par mois, à un jour déterminé, et toutes les décisions importantes sont prises par un vote du
Conseil.
Durant les sept dernières années qu'il passe à l'Observatoire, il continue de travailler au perfectionnement de l'instrumentation, élargit le réseau météorolgique européen qu'il a créé, et se consacre surtout à son grand œuvre, la théorie complète du système solaire. Il meurt le 23 septembre 1877, jour anniversaire de la découverte de
Neptune ; il est inhumé au cimetière Montparnasse. Dès 1878, une souscription
internationale est lancée pour lui ériger une statue à Paris, et la commande est
confiée à Henri Michel Antoine Chapu (1833 – 1891). Le Conseil municipal
de Paris refuse dʼaccorder un emplacement sur la voie publique, parce quʼil n'était pas républicain
. La statue,
inaugurée le 27 juin 1889, est donc érigée dans la cour de lʼObservatoire.