韋斯特離開前，鼓勵他去劍橋大學深造，要他珍惜自製學習板的能力，可能發展出「數學的精算機」。他是第一個看出桑德森的學習板具有速算數學價值的人。
 
一七○七年，桑德森決定繼續深造，他向劍橋大學申請入學，但是他無法支付學費，因此同時申請當老師。周遭的人都說他瘋了，天底下哪有這種事。
 
約他面談的是鼎鼎大名的牛頓，牛頓見到他時，說：「請進」，桑德森進門後，能自己獨立走到位置上坐下。牛頓驚訝的問他：「你怎麼知道門在那裡？」桑德森說：「我感覺到溫度的改變，知道這是房間，我感覺到風吹，知道那裡有門。」牛頓又問：「你怎麼知道坐的位置？」他說：「當你說請進，由聲音的回音，我已知道這房間有多大、你所在的位置，以及你面對的方位。」結果，牛頓完全沒有問他數學的題目，就立刻決定讓桑德森入學，由碩士念起，並介紹劍橋大學的數學教授惠斯頓(William Whiston)認識他，讓桑德森擔任高等數學的助教，牛頓則親自教導他光學。桑德森有了收入，便到圖書館聘人朗讀世界名著給他聽。
 
讓幾何看得見，用數學製作量測儀器
 
一七一○年，桑德森取得碩士學位，留校擔任教師。一七一一年，牛頓推薦他擔任劍橋大學「盧卡斯數學教授」 (Lucasian Professor)，這是英國數學界最高榮譽的位置。有人問牛頓：「桑德森在物理學或數學，有什麼重大的成就，值得你的推薦？」牛頓說：「他是學習的典範。」
 
由於桑德森的努力不懈，逐漸顯露出在科學上的貢獻。他製造「幾何平板」(geo board)，將數學問題轉成可觸摸的幾何圖形。他寫道：「我看不見，竟是在教學生要看見數學。」他製造的幾何平板有許多洞，代表不同數字，後來稱為「桑德森洞碼」(Saunderson Pin Code)。他是劍橋最努力教書的老師，每天上課八個小時，一星期上課五天。
 
後來他用數學原理，配合機械學製作普世第一部的「時刻測定計」(Chronometry)，同時呈現世界不同緯度的時間。他也做觸摸式的氣壓計，量測不同高度的空氣壓力。他寫「基礎代數學」(Elements of Algebra)，是當時最廣泛使用的數學課本。
 
他上課時臉上時常過於嚴肅、沒有表情，他的學生常想如何讓老師笑，但是無論怎麼做，桑德森就是不笑。一七二三年，他幫一位牧師製造一個時鐘，牧師相當欣賞他的創作能力，於是將女兒嫁給他。從此，他上課有了笑容，後來他們共生育兩個孩子。