28 мая 1555 года Ди был арестован «за вычисления»: в ту пору занятия математикой рассматривались обществом как нечто, близкое к колдовству. Ди верил, что число есть основа и мера всех вещей во Вселенной и что сотворение мира Господом было «актом исчисления». Возможно, имелись в виду гороскопы, составленные Ди для Марии Тюдор и принцессы Елизаветы. Вскоре Ди было предъявлено еще и обвинение в государственной измене. Однако судом Звёздной палаты он был оправдан. Ди всячески дистанцировался от конфликта католиков и протестантов.
15 января 1556 года Ди представил Марии Тюдор захватывающий план учреждения Королевской библиотеки, в которой предполагалось собрать все важные книги по всем отраслям знания. План Ди был отвергнут, и вместо этого учёный принялся за составление личной библиотеки в своём доме в Мортлэйке, собирая научные труды со всей Европы. Его библиотека, уже при его жизни ставшая крупнейшей в Англии, привлекала многих учёных.
В 1558 году после смерти Марии I Тюдор на престол взошла Елизавета Английская, восстановившая в стране агликанство. Она сделала Ди своим личным астрологом и советником в делах науки; Ди сам назначил наиболее благоприятную дату коронации Елизаветы на основании составленного им гороскопа.
В 1561 году Ди дополнил и расширил «Основы искусств» – знаменитую книгу по математике Роберта Рекорда (1510–1558). А в 1564 году издал свою самую известную книгу по Каббале и геометрической магии, озаглавленную «Monas hieroglyphica» («Иероглифическая Монада»). В том же году Ди поселился в Мортлэйке (неподалёку от Ричмонда), его дом превратился в неформальную академию для поклонников герметизма елизаветинских времён. В 1570 году написал предисловие к английскому переводу Евклида. В 1576 году вместе с мореплавателем Мартином Фробишером (1539–1594) пересёк Атлантику в поисках легендарного северного пути на Восток. В 1577 году была издана его книга «Искусство навигации», в которой Ди выступал за создание постоянно действующего британского флота. Он же впервые употребил словосочетание «Британская империя». В 1582 году Джон познакомился с английским медиумом, мистиком и алхимиком Эдвардом Келли (1555–1595), вместе с которым занимался сеансами ясновидения и, судя по его дневникам, контактировал с некими ангелами, от которых получал указания по созданию системы магии, которая в наше время известна под названием енохианской магии. Ди считал запись ангельского материала весьма важной по трём причинам. Во-первых, он полагал, что ангельский язык является задокументированным случаем настоящей глоссолалии, таким образом доказывая, что Келли на самом деле говорит с ангелами. Во-вторых, ангелы утверждали, что ангельский язык на самом деле был прототипом иврита и языка, на котором Бог разговаривал с Адамом. Следовательно, это был первым человеческий язык. В-третьих, ангельский материал принимает форму набора заклинаний, которые предположительно собирали необычайно мощную армию ангельских существ, которые, как он верил, способны раскрыть многие секреты, и особенно ключ к философскому камню.
Енохианская магия Джона Ди и Эдварда Келли использовалась как один из элементов посвятительных ритуалов, и секретных инструкций в ордене Золотой Зари, возникшем в Великобритании в течение второй половины XIX – начала XX века, и в ряде других эзотерических обществ.
Известно о тесных связях Ди с книготорговцем Арнольдом Биркманном. В своем письме, датированном 1604 годом, Иоганн Радермахер упоминает о встрече Бринкманна и Ди в лавке Биркманна более чем за 40 лет до этого. В 1577 году Ди сообщил картографу Абрахаму Ортелиусу, члену общества фамилистов, что корреспонденция в Антверпен могла бы быть доставлена слугами Биркманна, которого долгое время подозревали в принадлежности к «Семье Любви» (Family of Love) – тайному обществу с несколькими уровнями членства, каковые, очевидно, имели спиритуалистический характер и занять которые могли в равной степени как католики, так и протестанты. Не исключено, что Джон Ди тоже был фамилистом.
В 1583 году Ди реформировал для Англии юлианский календарь и отправился на континент. В 1584 году жил в Праге под покровительством Рудольфа II, императора Священной Римской империи, интересовавшегося герметикой, в 1585 году посетил Краков, где объяснил принципы герметической магии королю Польши Стефану Баторию, а в 1586 году вернулся в Прагу.
Ди вернулся в Англию в 1589 году. За шесть лет его отсутствия библиотека в Мортлэйке, в создание которой Ди вложил столько сил и средств, была частично разворована, многие ценные книги и научные инструменты утрачены.