Вернувшись в Англию, Блай обосновался в Дугласе на Острове Мэн, где 4 февраля 1781 года женился на Элизабет (Бетси) Бетам, дочери друга своего отца. Через 10 дней после свадьбы отбыл на действительную военную службу.
В 1781–1783 годах участвовал в Четвертой Англо-Голландской войне. Дважды — на кораблях «Белль Поуль» (15 августа 1781, битва у Доггер Банка) и «Кембридж» (1782, поход на осажденный Гибралтар) — принимал участие в активных боевых действиях против голландского флота.
По окончании войны, как и большинство морских офицеров, был уволен в запас и переведен на половинное жалование. С 1783 по 1787 год, вплоть до назначения на «Баунти», работал по найму у дяди своей жены, влиятельного судовладельца и плантатора Данкана Кэмпбелла — служил капитаном нескольких торговых и транспортных судов, перевозивших товары и грузы в Вест-Индию.
16 августа 1787 года лейтенант Блай при содействии Д. Кэмпбелла был назначен командиром Его Величества Вооруженного Судна «Баунти», снаряжаемого для особой миссии — перевозки саженцев хлебного дерева из Южных Морей в Вест-Индию.
28 апреля 1789 года, когда после почти полугодовой стоянки на о. Таити «Баунти» возвращалась с грузом хлебного дерева, группа моряков во главе с помощником штурмана Флетчером Кристианом подняла мятеж и захватила корабль. Блай вместе с восемнадцатью лоялистами был насильно посажен на судовой баркас и отправлен по воле волн. Баркас Блая совершил беспрецедентный в истории героический 42-суточный переход в 3618 морских миль от островов Дружбы (ныне — Королевство Тонга) до о. Тимор, Голландская ост-Индия (ныне — Индонезия). В результате назад, в Англию, из 19 человек вернулось лишь 12, в том числе и Блай.
История с мятежом сделала Блая знаменитым. Уже в июне 1790 года выходит его книга «Рассказ о мятеже на „Баунти“». А спустя год, успев прослужить капитаном на двух небольших судах, Блай получает приказ отправиться во вторую экспедицию за хлебным деревом.
С 1791 по 1793 год руководит второй экспедицией за хлебным деревом на кораблях «Провиденс» и «Ассистант». После успешного выполнения миссии (саженцы благополучно доставлены с о. Таити на Ямайку и Сент-Винсент) Блай получает щедрое денежное вознаграждение от Комитета Плантаторов Вест-Индии и становится членом Королевского Общества (Британской академии наук).
В 1795 году он по заданию Адмиралтейства руководит переоборудованием старого торгового судна «Уорли» в боевой крейсер «Калькутта». В том же году его семью постигает горе: его единственные сыновья, новорожденные близнецы Уильям и Генри, умирают, не прожив и 24 часов.