Судьбу исследователя изменили два события. Среди фрагментов костей, извлеченных из Уитменс-Грин, оказались огромные потрескавшиеся зубы, которые явно принадлежали хищнику. Но Мантелл был не единственным первооткрывателем. Геолог Уильям Баклэнд имел в своей коллекции разрозненный скелет крупного животного, найденный под Оксфордом, который, по всей очевидности, принадлежал рептилии. История оксфордского ящера в известном смысле так же непроста, как и история игуанодона, но нам достаточно знать, что в 1824 году Баклэнд публично объявил, что отыскал мегалозавра, первого официально идентифицированного сухопутного динозавра — хотя этого слова тогда еще не существовало. Мантелл присутствовал на этом заседании Геологического общества и, набравшись храбрости, сообщил о зубе хищника, также найденном в Вельде. Баклэнд согласился навестить его в Льюисе и во время их встречи предположил, что зуб принадлежал мегалозавру, который, по его оценкам — как оказалось, ошибочным, — был «ростом с самого крупного слона, а в длину чуть меньше самого большого кита».
И все же научное сообщество склонилось на сторону палеонтолога-любителя, и спустя несколько недель после заседания, на котором был торжественно открыт мегалозавр, Кювье, наконец, признал, что гигантский зуб когда-то рос во рту пресмыкающегося. Труды Мантелла были щедро вознаграждены, а вскоре после того он почти случайно натолкнулся на решающее доказательство, которое так долго искал. В начале осени он провел день в Королевской коллегии хирургов, тщательно осматривая огромную коллекцию анатомических образов в музее Хантериан в надежде отыскать зубы рептилии, имеющие хотя бы отдаленное сходство с его находкой. Его усилия не дали результата, и он опустил было руки, когда случайно разговорился с помощником хранителя Сэмюелем Статчбери. Как выяснилось, тот неплохо разбирался в анатомии тропических рептилий, поскольку время от времени классифицировал образцы, которые рабовладельческие суда иногда доставляли в Бристоль, и сразу усмотрел разительное сходство между зубом Мантелла и игуаны, несмотря даже на огромное несоответствие в размере. Длина игуаны примерно около метра, соответственно, быстро прикинул Мантелл, его тварь могла достигать более восемнадцати метров в длину.
В 1825 году статья Мантелла о гигантском ящере, ныне именуемом игуанодон (от греческого «зубы игуаны») Мантелла — Iguanodon mantelli, была зачитана на собрании Королевского общества. А в конце того же года он получил официальное предложение стать его членом. По всей вероятности, этот момент стал счастливейшим в его жизни, поскольку с ним пришел беспрецедентный профессиональный успех. Мантелл читал лекции о динозаврах, с такой страстью живописуя потерянный мир, что у слушателей от изумления буквально открывались рты.
Он по-прежнему со страстью собирал окаменелости, и в 1834 году очередная находка подтвердила его ранние интуитивные догадки по поводу игуанодона. Так называемая мейдстонская плита была огромным обломком горной породы, извлеченным из кентского карьера вместе с множеством разнообразных фрагментов костей. Мантелл незамедлительно идентифицировал их как принадлежащие одному или нескольким игуанодонам. Костей оказалась достаточно, чтобы сделать первые выводы о внешнем виде животного: на первичных зарисовках оно выглядело как девятиметровая собака с гибким хвостом и шипом на носу. Со временем исследователю стало ясно, что передние конечности животного короче и тоньше задних и хорошо приспособлены для захвата веток. В этом, как и во многом другом, его выводы в корне противоречили гипотезам его извечного соперника, креациониста и хранителя Британского музея Ричарда Оуэна, который ввел в обращение термин «динозавр» и пытался приписать себе открытие игуанодона.
Мантеллу недолго улыбалась удача. Частная медицинская практика, которую он открыл на Брайтоне в 1833 году, практически его разорила, и, хотя городской совет спас исследователя от банкротства, выкупив его кабинет под музей, он столь неумело распорядился деньгами, что его жена Мэри Энн, проиллюстрировавшая его книгу собственными рисунками, ушла от горе-палеонтолога, прихватив с собой четверых детей. Чуть позднее умерла любимая дочь Мантелла, и эти две потери сразили его настолько, что он вынужден был продать Британскому музею всю коллекцию окаменелостей, которую собирал с детства. В довершение всего в 1841 году он получил тяжелую травму спины, попав под повозку. Он прожил еще чуть более десяти лет, по-прежнему ежедневно работая, несмотря на сильные боли, и скончался в одиночестве в Клэпхеме в 1852 году от передозировки опиума, к которому пристрастился после травмы.