Deretter begynte han ved University of Cambridge hvor han forble frem til 1952. Han returnerte til Australia i 1952 å ta opp et professorat i organisk kjemi ved Universitetet i Sydney. Han gjort til medlem av det australske Academy of Science i 1954. Han holdt sin stilling ved University of Sydney frem til 1955 da han tok opp en lignende stilling ved Manchester University. Birch ble gjort til medlem av Royal Society i 1958 og han kom tilbake til Australia igjen i 1967 for å etablere en forskerskolen for kjemi ved Australian National University i Canberra.