1925年他回到比利时，于鲁汶大学任兼职讲师。1927年7月，他回到麻省理工发表题为《相对论下于液态球体中的均一密度重力场》的博士论文，拿到了物理博士学位，在鲁汶大学当上教授。
在学术界的工作.1927年，勒梅特计算出了爱因斯坦场方程的一个严格解，这个解后来被称为弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规，并由此指出宇宙是膨胀的。俄国数学家弗里德曼在1922年也提出宇宙膨胀论的看法，但勒梅特对此并不知情。1927年，勒梅特在《布鲁塞尔科学学会年鉴》上以法语发表了名为“将银河外星云的