68年9月，温源宁卸任中华民国驻希腊大使，回到台湾定居。此后，曾在国立台湾大学教西洋文学史。又应张其昀的邀请，担任中国文化学院西洋文学研究所所长。此后，温源宁因身体健康状况欠佳，不再教书。1979年美国与中华民国断交，转而同中华人民共和国建交。温源宁中风。1984年1月13日，温源宁因肺炎在台北空军总医院病逝，享年85岁。