从美国斯克利普斯海洋研究所去职回到中国大陆后，曾呈奎教授曾任山东大学植物系主任，水产养殖系首任系主任，后于1950年与童第周教授等人一起创立中国科学院水生生物研究所青岛海洋生物研究室，该室后扩大为中国科学院海洋生物研究室，及至1957年改制为现今中国科学院海洋研究所。五十年代初海洋生物研究室创立时即为副主任、改制扩建后长期担任第一副所长，1978年至1985年任所长，后转任名誉所长至逝世。曾呈奎教授曾是中国海洋湖沼学会第三、四任理事长，与饶钦止教授等一同创立中国海洋湖沼学会二级学会中国藻类学会并担任首任理事