Trần Đại Nghĩa
Về nước tham gia chính quyền cách mạng

Tháng 5 năm 1946, Chủ tịch Hồ Chí Minh qua Pháp thương thuyết với Bộ trưởng Thuộc địa Marius Moutet. Ông cùng với kỹ sư luyện kim Võ Quý Huân, bác sĩ Trần Hữu Tước theo Hồ Chủ tịch về nước, tham gia tổ chức, chế tạo vũ khí cho quân đội tại núi Việt Bắc. Ngày 5 tháng 12 năm đó, Hồ Chí Minh đặt tên mới cho ông là Trần Đại Nghĩa và trực tiếp giao cho ông làm Cục trưởng Cục Quân giới (nay là Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng Việt Nam), năm 1948 phong quân hàm Thiếu tướng , Giám đốc Nha nghiên cứu Quân giới (nay là Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự), Bộ Tổng tư lệnh Quân đội.
Trong quân đội ông từng giữ các chức vụ: Cục trưởng Cục pháo binh, Phó chủ nhiệm Tổng cục Hậu cần (1966), Phó Chủ nhiệm Tổng cục Kỹ thuật.
Vào thời đó, quân đội Việt Nam rất thiếu thốn vũ khí, quân ta phải dùng vũ khí cảm tử như bom ba càng để đánh xe tăng Pháp. Với kiến thức tích lũy trong 11 năm học tập ở nước ngoài, tháng 11 năm 1946, Trần Đại Nghĩa cùng các cộng sự bắt tay nghiên cứu chế tạo súng và đạn chống tăng Bazooka để bộ đội Việt Nam có vũ khí chống xe tăng và lô cốt Pháp. Sản phẩm hoàn toàn đạt yêu cầu, tương đương tính năng súng Bazooka cỡ 60mm của Mỹ. Bazooka Việt Nam bắt đầu chiến đấu vào ngày 5 tháng 3 năm 1947, 10 quả đạn và 3 khẩu súng chuyển về Trung đoàn Thủ đô (do tướng Vương Thừa Vũ chỉ huy) đã bắn cháy 2 xe tăng Pháp tại chùa Trầm, Quốc Oai (Hà Nội). Đến tháng 4 năm 1947, súng Bazooka bắt đầu sản xuất hàng loạt gửi đi các chiến trường.
Sau đó, ông tiếp tục nghiên cứu chế tạo súng không giật (SKZ) cỡ 60mm. Súng SKZ 60 là loại vũ khí công đồn nặng khoảng 26 kg, có thể tháo rời để mang vác, đầu đạn nặng khoảng 9kg, có thể xuyên thủng bê tông dày trên 60cm. SKZ 60 lần đầu lập chiến công phá tan boong ke kiên cố của Pháp trong chiến thắng phố Ràng, phố Lu của Trung đoàn Thủ Đô - Đại đoàn 308 trong Chiến dịch Lê Hồng Phong cuối năm 1949.
Sau khi hòa bình lập lại ở miền Bắc ông được chuyển sang lĩnh vực dân sự giữ chức vụ: Thứ trưởng Bộ Công thương, Thứ trưởng Bộ Công nghiệp nặng , Ủy viên Ủy ban Khoa học Nhà nước , Chủ nhiệm Ủy ban Kiến thiết Cơ bản Nhà nước, Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật Nhà nước,, Viện trưởng Viện Khoa học Việt Nam (1975), Chủ tịch đầu tiên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kĩ thuật Việt Nam (nhiệm kỳ 1983-1988), Đại biểu Quốc hội khoá II, III.
Ông được phong quân hàm Thiếu tướng trong đợt đầu tiên năm 1948. Ông đã được trao tặng Huân chương Hồ Chí Minh và danh hiệu Anh hùng Lao động (tại đại hội Anh hùng, chiến sĩ thi đua toàn quốc đầu tiên năm 1952).
Năm 1956, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội được thành lập, Giáo sư Trần Đại Nghĩa là hiệu trưởng đầu tiên.
Năm 1996, ông được Nhà nước Việt Nam trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh đợt 1 về Cụm công trình nghiên cứu và chỉ đạo kỹ thuật chế tạo vũ khí (Bazooka, súng không giật, bom bay) trong thời kỳ kháng chiến chống Pháp 1945-1954. Các công trình nghiên cứu của ông được quốc tế đánh giá cao, được ứng dụng rộng rãi trong Quân đội nhân dân Việt Nam và là nỗi kinh hoàng của quân đội đối phương. Trong tác phẩm Street Without Joy của Bernard B. Fall ở trang 237 có viết về súng SKZ của ông như sau "...and the feared Viet-Minh SKZ recoilless cannon opened up at minimum range upon the "soft" vehicles...".
Năm 1966, ông được bầu làm Viện sĩ nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô.
Khi được hỏi tại sao ông lại tình nguyện rời bỏ cuộc sống đầy đủ tại Pháp để về nước tham gia kháng chiến, chấp nhận cuộc sống khó khăn gian khổ, ông từng nói: "Bạn bè của tôi ở lại bên Pháp, họ đều sung sướng, đầy đủ hơn tôi rất nhiều. Nhưng về khía cạnh phụng sự Tổ quốc, họ chẳng có gì cả."
Ngày đất nước hoàn toàn giải phóng 30/4/1975, Trần Đại Nghĩa có ghi vào cuốn sổ tay của mình: “Ngày 30/4/1975, nhiệm vụ của tôi đã hoàn thành, vì hoài bão của tôi hồi nhỏ, sứ mạng của tôi rất đơn giản là tham gia về mặt khoa học, kỹ thuật vũ khí trong cuộc đấu tranh vũ trang cách mạng để giải phóng đất nước, và nay đất nước đã được giải phóng, tôi không muốn gì hơn nữa, vì một đời người không thể làm hơn”
Những năm cuối đời, ông cùng gia đình trở về quê hương miền Nam, sinh sống tại quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh.
Ông mất vào 16 giờ 20 phút ngày 9 tháng 8 năm 1997, hưởng thọ 83 tuổi.