毕业后，由于当时满洲国在日本的管制之下，日本尤不愿东北训练出来的人才，回流关内，孙运璇只好改扮商人进入关内。入关后，孙运璇前往天津投靠当法官的父亲，并去山东将母亲接至天津，数月后经介绍辗转加入江苏省连云港电厂建设。1936年，因为发表于中国工程师学会《工程杂志》的论文《配电网新算法》受到国民政府资源委员会任职的电力专家恽震赏识，而至南京加入资源委员会，参与湘潭湘江电厂的筹备与建设。1937年，抗日全面爆发，孙随政府撤到湖南，参与兴建湘潭电厂。1939年日军二度进攻长沙，孙负责实地考察如何拆解