I 1929 ble han tilsatt som professor ved Norges tekniske høgskole i Trondheim, en stillingen faren Johan Herman Lie Vogt nettopp hadde forlatt. Thorolf ble også innvalgt i Det Norske Videnskaps-Akademi dette året (1929), der han fra 1946 og 1950 var visepreses og preses. I 1931 ble det ny ekspedisjon, denne gang til det sydøstlige Grønland. I 1936 innvalgtes han i Det Kongelige Norske Videnskabers Selskap som ligger i Trondheim. Han hadde i tiden etter 1931 utgitt omkring femti vitenskapelige artikler. I 1950 ble han foreign member of The Geological Society of London, og i 1952 ga NTH ham en belønning.