לאחר חורבן המושבה, "קרן העזרה", שהוקמה על ידי יהודי ארצות הברית לאחר מאורעות תרפ"ט, (לימים חברת אמיק"א), רכשה את אדמות המושבה והעניקה פיצוי למתיישבים. אנשי החברה פעלו לחידוש ההתיישבות במקום בשיתוף עם המחלקה להתיישבות של הסוכנות היהודית ונציגה, אברהם הרצפלד. כלקח מהקשיים הידועים שליוו את קיום המושבה, הוחלט שמושב עובדים הוא צורת ההתיישבות המתאימה ביותר למקום. הליך הקמת המושב היה קפדני ומחמיר באופן חסר תקדים. המועמדים נדרשו להיות בעלי ניסיון התיישבותי-חקלאי קודם, ולראשונה בתולדות ההתיישבות, הוצגו החידושים הבאים: תקציב מלא להקמת משק משפחתי בסך 825 לא"י; השתתפות עצמית של המתיישב בתקציב בסך 25 לא"י; בדיקה רפואית מוקדמת של המועמדים להתיישבות; חתימת חוזים בין המוסד המיישב הקרן הקיימת לבין המתיישב.
לאחר תהליך מיון קפדני גובש ארגון של 44 משפחות שהורכב מ-3 קבוצות: אנשי הגליל העליון - יוצאי הקבוצות בתל חי, כפר גלעדי ומחניים; יוצאי מרחביה; ותיקי מלחמת העולם הראשונה מאנשי הגדוד העברי שנשארו בארץ. לפני עליית המתיישבים על הקרקע, נשלח כח חלוץ לאדמות באר טוביה שתפקידו היה לחפור באר חדשה ועמוקה, כשהתנאי להתקדמות בהקמת המושב הוא קיום מקור מים המספיק לקיום חקלאות שלחין, וכן לאסוף דוגמאות קרקע לצורך מציאת סוגי הגידולים המתאימים ביותר. בכח החלוץ היו 13 חברים מאנשי הארגון שהגיעו למקום בחודש מרס 1930. הם בחרו לעלות על הקרקע בתאריך העברי י"א באדר כי היה זה יום השנה העשירי לקרב תל חי. מאז, החל מ-1931, מקיימים אנשי באר טוביה את חג יסוד המושב בתאריך זה.
חפירת הבאר הוכתרה בהצלחה, דוגמאות הקרקע נבדקו (כשהמלצת האגרונומים היא לנטיעת פרדסים כענף חקלאי ראשי), ובקיץ 1930 עלו 44 המשפחות על הקרקע, כשבשלב הראשון הן משתכנות בחורבות מבני המושבה. במקביל הוכנה תוכנית חדשה למושב על ידי האדריכל ריכרד קאופמן ולפיה הוקמו המשקים החדשים במהלך שנת 1931 ממזרח לאתר הריסות המושבה. כמו כן הוחל בהקמת מבני ציבור כשהראשונים הם ברכת מים ובסמוך לה בית ספר.
מבנה המשק המקורי הורכב מ-8 דונם פרדס כענף ראשי, רפת קטנה לצורכי הבית ולהספקת זבל לפרדס, לול בן 100 עופות וגידול ירקות להשלמת תקציב הקיום כשכל 2 משקים שותפים במחרשה ופרד. בזמן שנדרש לפרדסים לצמוח, הסתבר שניתן לפתח יותר את ענפי הרפת, הלול וגידולי הירקות (בעיקר מלפפונים) ובמהלך השנים השתנה האיזון המשקי. בתחילה עבדו המתיישבים ישירות מול המוסדות המיישבים, ולחברים שהתקשו בתשלומים נותקה הספקת המים, לא ניתנה הקצבת זרעים באשראי וכיוצא בזה. קשיים אלו, כמו גם הניתוק והריחוק של היישוב וגודל האוכלוסייה המצומצם גרמו לקשיים ומתחים שאיימו על הקהילה הצעירה.
2 החלטות שקיבלו חברי המושב עצמם במהלך 1933-4 שינו באופן דרסטי את גורל המושב. האחת: פיתוח אגודה שיתופית ריכוזית, דרכה שווקה כל התוצרת החקלאית ונרכשו כל אמצעי הייצור הנדרשים לחברים, תוך כדי יצירת מערכת אשראי וערבות הדדית המעניקה לחברים גיבוי כלכלי וחברתי. מערכת זאת הפכה את המושב כקולקטיב לישות משקית חזקה ויציבה. ההחלטה השנייה הייתה להרחיב את המושב על ידי חלוקה מחדש של הקרקעות והקמת 50 משקים נוספים. בשנים 1935-6 הצטרפו למושב המשפחות החדשות. חלקם יוצאי גרמניה ("יקים") שהגיעו לארץ לאחר עליית הנאצים לשלטון, חלקם מתיישבים ותיקים ממקומות שונים בארץ. למרות השוני במנטליות בינם לבין המתיישבים הוותיקים, שהיו ממוצא מזרח אירופאי, הוכתרה הרחבת המושב בהצלחה והשיגה את מטרתה: חיזוק המושב הן מבחינה כלכלית-משקית והן חברתית, על ידי הגדלת הקהילה.
בנוסף לבניית המשקים החדשים נוספו למושב שכונה של משקי עזר לעובדי ציבור ושכונה קטנה נוספת למורי בית הספר. בשל התרחבות והתבססות הרפת כענף מרכזי הוקמה "פריה" – משק שיתופי ובו פרי הרבעה, וכן מחלבה, ביצייה, מחסן הספקה למזון למשק החי וצרכנייה. ב-1937, בעיצומם של מאורעות תרצ"ו, החלה בנייתו של בית העם בבאר טוביה. כלקח מגורלה של המושבה, נבנה האולם במרכז המושב כמבנה רב תכליתי עם קירות בטון עבים, כך שיוכל לשמש, באם יותקף המושב, להתבצרות התושבים ולהתגוננות חמושה מתוכו. בית העם נחנך בי"א באדר, תרצ"ט (1939) והפך למוקד חיי החברה והתרבות במקום, ושימש לאספות כלליות, חגיגות פנימיות ומופעי תרבות, בהם גם הצגות של להקות התיאטרון ("הבימה", "האוהל" וכו') שהגיעו מתל אביב.
ב-1939, עם הקמתם של מושב כפר ורבורג בסמוך וקיבוץ נגבה במרחק מספר קילומטרים, חדל המושב מלהיות היישוב היהודי הדרומי ביותר. בית הספר הפך להיות בית ספר משותף לילדי באר טוביה וכפר ורבורג.
החל מ-1930, תוחזק בבאר טוביה מערך ביטחוני מובנה ומסועף. הפעילות החוקית כללה קשרים עם כוחות המשטרה הבריטית, שהמבנה שלה, שעדיין עומד על תילו, הוקם ב-1935 ממערב למושב. יחידת נוטרים יהודית התמקמה במבנה שהוקם במושב ("בית הארגון"). במקביל התקיימה פעילות מחתרתית, במסגרת ארגון ההגנה, שעיקרה היה הגנת המקום בעימותים עם הערבים בסביבה. במסגרתה הוקם מערך של 12 מסתורים לנשק - "סליקים" – במושב. אחד מהם הוקם מתחת למבנה שירותים בסמוך לבית העם. סליק זה פעל זמן קצר עד שהתגלה.
פרוץ מלחמת העולם השנייה הביא לשינויים מרחיקי לכת באזור. סביב המושב הוקם מערך מחנות צבא בריטיים. רשת כבישים לשימוש הצבא נסללה ושיפרה באופן ניכר את הגישה למושב. הרחוב הראשי במושב, ששימש כציר מקשר בין מחנות קסטינה ובית דראס, כוסה אספלט והיה לכביש הסלול הראשון במושב. לצורך השלמת הכנסה חברים מהמושב עבדו בבנית מחנות הצבא ובמתן שירותים לכוחות הרבים באזור. קשר אמיץ נוצר עם אנשי צבא אנדרס הפולני, שחנה באזור, כמו גם עם אנשי היחידות האוסטרליות. קשרים אלה שמשו גם לפעולות מחתרתיות, ובראשן הגדלת מאגר הנשק הבלתי חוקי במושב.
בזמן המלחמה, כ-70 מחברי ובני המושב התגייסו לצבא הבריטי. חלקם שרת במערך הלוגיסטי של הצבא, ביחידת הבינוי של "סולל בונה", ובנות המושב שרתו כאפסנאיות וכנהגות במצרים. חלקם שרת כלוחמים בבריגדה היהודית, תחילה במצרים ואחר כך באירופה. בין הלוחמים בבריגדה היה גם ישראל טל, לימים האלוף טל ("טליק"), "אבי טנק המרכבה".
החל משנת 1939 ועד 1952, עברו במושב עשרות רבות של ילדים ונערים במסגרת מפעל "עליית הנוער". הקבוצה הראשונה מנתה כ-40 חניכים מגרמניה, צ'כוסלובקיה ואוסטריה שהגיעו ערב המלחמה ושהו במושב שנתיים. ב-1945 הגיעה קבוצת ילדים מסוריה ולבנון. בהמשך אותה שנה הגיעה קבוצת נערים ניצולי שואה שכונו "הבוכנוואלדים", ע"ש מחנה הריכוז שהיו בו. לאחריה הגיעו עוד מספר קבוצות של נערים ניצולי שואה. החניכים שובצו בבתי החברים והשתלבו במערכת החינוך ובחיי החברה במקום. לרבים מהם היה זה ביתם הראשון והיחיד הארץ והקשר החם עם המשפחות המאמצות המשיך גם אחרי שעזבו את באר טוביה.
המושב במלחמת השחרור.
לאחר החלטת האו"ם בכ"ט בנובמבר 1947, התחילו אנשי המושב באימונים צבאיים אינטנסיביים, שמירה מוגברת ורכישת נשק. בני הנוער מעל גיל 16 אורגנו ואומנו כיחידת פל"מ (פלוגה מקומית או פלוגת מתנדבים) שביצעה סיורים בסביבה בימים ובלילות. הנערים בגילאי 14-16 אומנו בלוחמה אנטי טנקית. הנערות אומנו בתפקידי איתות וקשר. החל מדצמבר, השתלטו אנשי המושב על מחנות הצבא הסמוכים שפינו הבריטים. בנוסף, לאחר קרב קצר, נתפסה החווה המבודדת, קריית שמואל, בשולי הכפר הערבי קסטינה, שהיוותה נקודת שליטה על הכביש לתל אביב. במקביל בוצר המושב בגדרות תייל וקונצרטינות שנלקחו ממחנות הצבא הבריטים.
בינואר 1948 תפסו אנשי באר טוביה את מחנה בית דראס וסייעו לסרג'נט חנוך, שוטר יהודי שהתגורר במושב, להשתלט על תחנת המשטרה הצמודה אליו ממערב למושב. בפברואר נכנסה למחנה יחידה מגויסת, שהייתה הגרעין של גדוד 53 בחטיבת גבעתי, בסיוע אנשי המושב, הן במתן נשק והן בגיבוי לוגיסטי. באר טוביה שמשה תחנה לאיסוף וטיפול בפצועים ובהרוגים שנפגעו בלוחמה באזור. בראשותו של רופא המושב, ד"ר וולף, הופעל מערך מסודר של חברות המושב שטיפלו בפצועים בבית העם, ששימש כבית חולים שדה, ובבתי החברים.
עם הימשכות הלחימה בארץ, החליטה הנהגת היישוב היהודי על רכישה והבאת נשק לארץ (מבצע בלק). השלב הראשון כונה מבצע חסידה. בצ'כוסלובקיה נרכשו כלי נשק ותחמושת שהועמסו על מטוס שכור. בלילה שבין ה-30 במרס וה-1 באפריל הונחת המטוס במסלול הנחיתה במחנה בית דראס. הניהול והביצוע הוטל על אנשי באר טוביה וגדוד 53. המבצע עבר בהצלחה, מבלי שהבריטים וערביי הסביבה היו מודעים אליו. הנשק והתחמושת נלקחו עוד באותו לילה ושמשו במבצע נחשון.
עם ההכרזה על הקמת מדינת ישראל ופלישת צבאות מדינות ערב ב-15 במאי, היה המושב מטרה להפגזות נמשכות של הצבא המצרי הפולש שהתמקם באזור אשדוד. במושב נהרסו בתים ומבני משק. מבנה הצרכניה ספג פגיעה ישירה ובער במשך מספר שבועות. מערך שוחות ומקלטים הוכן מבעוד מועד, אך מספר חברים נפגעו, ובהם חברת המושב, נוחה יתום, שנהרגה בהפגזה האחרונה ב-9 באוקטובר. 6 בנים נוספים של המושב נהרגו בלחימה, 5 מהם בקרבות בגזרה הסמוכה למושב.
במסגרת מבצע תינוק לפינוי הילדים מישובי החזית, פונו גם ילדי המושב עד גיל 13 בליווי חלק מהאימהות. ילדי הקיבוצים הסמוכים פונו ראשית לבאר טוביה ומשם נשלחו צפונה. אנשי המושב השתתפו גם בפינוי הרגלי של ילדי קיבוץ ניצנים.
במבצע יואב לפריצת הדרך לנגב, בין ה-15 ל-22 באוקטובר 1948, שמשה יחידת הפל"מ של המושב ככוח הטרדה ומשיכת כוחות מצריים לחזית אשדוד ובהמשך המערכה השתתפה בהשתלטות על אשדוד והמשלטים שמסביבה. עם הצלחת המבצע ונסיגת הצבא המצרי הסתיימה הלחימה באזור המושב.