Im Jahre 1920 erhielt er den Ruf der Universität Smyrna, dem heutigen Izmir, die ihn zum Präsidenten ernannte. Er trug maßgeblich zu deren Aufbau bei, aber seine Arbeit endete 1922 mit dem Einmarsch der Türken im Ruin. Carathéodory konnte noch rechtzeitig seine Familie – Frau, Sohn und Tochter – auf der Insel Samos in Sicherheit bringen, um allein nach Smyrna zurückzukehren. Dort organisierte er die Rettung kostbaren Schriftguts der Universität, das er auf Booten nach Griechenland transportieren ließ. Danach fand Carathéodory mit seiner Familie Zuflucht in Athen. Hier lehrte er bis zum Jahre 1924.