11月，孙越崎应翁文灏之邀来到南京，在刚刚成立的国防设计委员会（即日后资源委员会的前身）任专员兼矿室主任。1933年3月，孙越崎在津浦路沿线调查煤矿资源，写成《津浦铁路沿线煤矿调查报告》。同年9月，孙越崎和严爽被派往陕西考察石油。1934年春，得知陕北有石油后，国防设计委员会辖下成立了陕北油矿勘探处，孙越崎被任命为处长。在陕北延长县，孙越崎组建了中国第一支油矿钻井队，并率队打出了油井，炼出了汽油。后来，1935年4月，刘志丹领导的陕北红军占领了延长县，接管了延长油矿。延长油矿成了后来陕甘宁边区的重要工业