回国，在北京担任地质调查所新生代研究室副主任，兼周口店发掘的指导工作。1928年后主持实业部中央地质调查所新生代研究室周口店发掘事务。1929年起历任新生代研究室主任、北京大学、北平师范大学、重庆大学、西北大学等校教授。1944至1947年赴美国、英国、法国、瑞士、加拿大考察和讲学。1948年至1949年担任西北大学校长，兼任国立西安图书馆筹备委员会主任委员。1948年获选为中华民国中央研究院第1届(数理科学组)院士。1949年任职于中国科学院，1950年至1953年担任中国科学院编译局第一任局长兼新生代研