应邀参与制定二战后规划工作。1945年初，他参加了法律委员会工作，于4月9日到21日在华盛顿参加会议，起草筹备成立国际法庭的草案。后在旧金山会议上，他作为联合国宪章起草委员会处理国际纠纷部分的中国代表，曾起到积极的建设性作用。1946年，徐谟当选为联合国国际法院法官，任职三年（至1949年）。1948年他任职将满三年之前一年又连选连任。1956年，他还当选为国际法学会副会长。1956年6月28日，徐谟因心脏病突发，在国际法院法官的任上于荷兰海牙去世，终年63岁。