熟悉的同学陆续回国，让他也下了同样的决心。有美国移民局官员试图挽留萧光琰，承诺在两三个月之内为他完成移民美国手续，但遭他拒绝。萧光琰后来以芝加哥大学文学系学生身份（而非博士身份，以免移民局阻挠）前往中国，1950年11月出发，在美国洛杉矶登上，途径美国檀香山和菲律宾马尼拉，同年12月下旬抵达香港，1951年3月抵达北京。来到中国后，萧光琰被安排在中华人民共和国石油工业部工作，得到理想的待遇和尊重。在北京生活了一段时间后，萧光琰移居大连，任职于东北科学研究所大连分所（现为中国科学院大连化学物理研究所，即“