柏克莱加州大学辐射研究所分别任名誉研究员和客座研究员。1954年后在美期间，在原子核研究方面取得卓着成果。1954年在台湾成立中国自然科学促进会，并当选为理事长。1956年，由美返台后，此时正值教育部长张其昀亲自主持国立清华大学在台复校，戴运轨协助梅贻琦具体复校，并以办清华原子科学研究所为先，负责筹画购置仪器设备、招收研究生，草拟两年内研究生的必修与选修课，落实教学场所，协助梅贻琦延揽师资、充实设备，并兼任教授三年。第一年借用台湾大学物理馆，第二年迁至新竹。1958年，议决中大在台复校，并以办国立中