Trong thời gian kháng chiến chống Pháp, ông hoạt động văn nghệ ở khu Bốn cũ, chủ yếu là ở Thanh Hóa, vừa sáng tác, vừa đào tạo những cán bộ thông tin huyện, xã trong các lớp dạy vẽ của Ty Văn hóa tỉnh. Năm 1954, Phạm Viết Song trở về Hà Nội và tiếp tục làm hai công việc mà ông gắn bó suốt đời là sáng tác và đào tạo.