1919年10月にテイラーはトリニティ・カレッジに戻り、講師 (lectureship) 職に就いた。このときにテイラーはキャヴェンディッシュ研究所所長だったアーネスト・ラザフォードに出会い、友人となった。テイラーの居室はラザフォードの部屋の隣りに定められた。ケンブリッジに戻ってからは主として海洋学（特に潮汐現象への乱流の影響）や、回転流体中の物体の移動の問題について研究した。また乱流中の拡散現象を時間についてのランダムな関数を使って記述する先駆的な論文を著している。1923年には王立協会の研究教授職であるヤーロー研究教授 (Yarrow Research Professor) に任命された。ヤーロー研究所職には教育義務や管理業務に携わる義務はなく、むしろ年間所定時間以上講義をしてはならないとされていた。テイラーは講義をするのに特に向いているわけでも、好んでいたわけでもなかったという。研究教授職には研究への補助が付帯しており、それによりテイラーは技術助手 (technician) ワルター・トンプソン (Walter Thompson) を雇うことができた。トンプソンはその後40年ほどの長きにわたりテイラーに仕えた。トンプソンはテイラーの簡単なスケッチのみから適切な実験装置を組み上げることができたという。私生活の面では、テイラーは1925年にバーミンガムの学校教師であったステファニー・レイヴンヒル (Stephanie Ravenhill) と結婚した。2人の間に子供は生まれなかったものの共通の趣味であるセーリングを共に楽しみ、結婚生活はステファニーが1967年に死去するまで続いた。研究教授となってから、第二次世界大戦関連の軍用研究に携わるようになった1939年頃までの時期は、テイラーの生涯を通じても最も充実した時期の一つであったと言える。この時期の初め頃に書かれたはテイラーの論文のなかでも最も著名なものの一つであり、回転する(中心軸を共有する)筒状の壁二つの間の定常的な流れ(テイラー・クエット流)の安定性を解析したものである。またテイラーの代表的な業績である流体力学での等方乱流の統計的理論および固体力学での塑性に関する一連の研究が行なわれたのもこの時期である。塑性の転位理論は1934年、マイケル・ポランニー、エゴン・オロワンとほぼ同時期に金属、岩塩などの塑性変形(plastic deformation)のメカニズムが転位(dislocation)によって理解できることを明らかにしたものである。テイラーの研究のポランニー、オロワンのそれと異なる点としては加工硬化の定量的な理解が含まれていたことが挙げられる。ここでテイラーは1905年頃のアントン・ティンペとヴィト・ヴォルテラによる、連続的な弾性体を記述する方程式の多価性を持つ解に関する研究を応用している。テイラーのこの研究はその後の分野の発展に大きな影響力があったとされる。
名古屋駅 - 木津駅間は関西鉄道により開業した。名古屋駅 - 柘植駅間を1895年に開通させた後、柘植駅 - 大仏駅（後に廃止）間を1898年に開通させて名古屋駅 - 奈良駅間を結んだ。同年中には加茂駅 - 新木津駅（後に廃止）間を開通させて、前年に買収した浪速鉄道の路線を経由して、大阪の網島駅（1898年 - 1913年の間、現在の京橋駅近くにあったターミナル駅） - 四条畷駅 - 名古屋駅間に直通列車を走らせた。奈良駅 - 湊町駅（現在のJR難波駅）間は大阪鉄道により1892年に、木津駅 - 奈良駅間は奈良鉄道により1896年に開通している。関西鉄道は大仏駅 - 奈良駅間を開通させた後、1900年に大阪鉄道を買収して名阪間の本線を大仏経由に変更した。その後、奈良鉄道を買収し、1907年には勾配区間を抱えていた加茂駅 - 大仏駅 - 奈良駅間を廃止して本線を木津駅経由に変更、現在のルートが完成した（このときに加茂駅 - 新木津駅間の路線も廃止）。その後、関西鉄道は名阪間で官設鉄道（東海道本線）と激しい競争を繰り広げ、関西鉄道は官営鉄道より20分所要時間の差をつけ、さらには記念品を配ったり運賃を5割引にしたりと派手な誘客作戦を実施した。この誘客合戦は日露戦争に突入した1904年に一旦終息し、鉄道国有法により1907年に関西鉄道が国有化されたことで終わりを告げた（詳細は「関西鉄道」を参照）。国有化後はローカル線化していたが、大正時代に入って大阪電気軌道、参宮急行電鉄（現在の近畿日本鉄道）などの私鉄が並行して路線網を伸ばしてくると、輸送量が逼迫していた東海道本線に代わり、これらの私鉄路線に対抗する路線として注目され、近鉄に先んじて名古屋駅 - 湊町駅間に快速列車が設定された。戦後は準急列車として復活し（後の「かすが」）、全国に先駆けて気動車化されてスピードアップが図られるが、東海道本線が全線電化され、近鉄もスピードアップや軌間統一を実施し、さらには東海道新幹線の開業によって、関西本線は名阪間輸送の第一線から退くことを余儀なくされる（「かすが」も参照）。長らく全線で近代化が遅れていたが、1973年に奈良駅 - 湊町駅間、1982年に名古屋駅 - 亀山駅間が電化され、近郊路線としての性格を強めていく。JR発足後、加茂駅 - JR難波駅間はアーバンネットワークの一環として輸送の改善が図られ、またJR東海も快速「みえ」を設定するなどして近鉄に巻き返しを図っている。