1948年底，由美國轉入歐洲考察、講學並一直做著製造原子彈之夢的曾昭掄，見事不可為，又聞國內戰火正盛，決定攜夫人俞大絪歸國。俞大絪於1946年由任教的中央大學赴哈佛大學進修，後隨曾昭掄赴歐洲訪問。既然國內國際形勢如此，自是不便久留國外，遂於1948年1月23日抵達香港。
抵港後，曾昭掄給仍在美國就讀的弟子王瑞駪發去一函，謂“原擬即返北平。到此得悉東北華北局面異常緊張，友人堅勸勿行，乃暫時留下，再作第二步打算”。同時叮囑王：“為弟前途計，畢業後宜設法繼續留美讀書或做事，四五年後再回國，如此局面方可望平定。”其間，已遷往台灣的陳誠、俞大維等人，給曾昭掄安排了—個“飼料公司”（實為核研究機構）經理的職務，並催其速赴台北就職，以便繼續進行“種子計劃”的研究。中共方面得此情報，加劇了對曾的“政治思想工作”，經過中共地下人員和民盟在港人員一番循循善誘開導，曾昭掄決定拋棄台灣的親友，堅決回到大陸，投入共產黨的懷抱。隨著國共翻盤，江山易色，曾氏所期待的弟子王瑞駪沒有步他的後塵回歸大陸，而是永遠留在了美國的土地上。
1949年3月19日，國內大局已定，在中共領導人周恩來秘密派人接應下，曾昭掄獨身一人乘船返天津（時俞大絪母親在港醫院治病，俞服侍未歸），3月27日到達北平，重返北京大學。由於曾氏自身俱有的特殊分量和威望，根據中共此前的許諾，曾昭掄的腳步剛剛踏進北大之門，即被任命為化學系主任兼北大教務長、校務委員會常務委員，實際權力和地位與此前掌控清華的吳晗不相上下。
1951年，根據此前中共許諾的對勝利成果分配方案，民盟的一幫大佬如章伯鈞、羅隆基、史良等輩，皆出任正部長或正部級政府高官大員。作為民盟主要成員之一的曾昭掄，被當局任命為教育部副部長兼高教司司長，這個官帽與民盟另一位重要成員吳晗出任的北京市副市長同等級別。既然勝利果實是大家共同鬥出來、或打出來的，在分封加賞的檯面上，也要盡可能做得公允、公平，以展掌權者的懿德嘉行，也落得個皆大歡喜。 1952年11月15日，根據蘇聯老大哥的教育模式，政務院教育部分設出高等教育部，曾昭掄出任高教部副部長。 1955年，中國科學院化學研究所籌備工作完成，曾氏兼任該所所長。此時的曾昭掄在政治上達到了一生的頂峰，生活上也是一生中最為得意的時期。
當曾昭掄實際掌控北大的1950年，夫人俞大絪已由香港返回北平，出任燕京大學西語系教授。 1952年院系調整，轉入北京大學西語系講授英國文學，與她的胞姐、北大西語系教授俞大縝同台授課。 1948年底，國民黨政府於淒風苦雨中組織“搶救學人計劃”時，俞大維特別關心在北大西語系任教的俞大縝。傅斯年曾專門致電負責搶運事宜的北大秘書長、老同事鄭天挺，特別提到指揮飛機調度的俞大維甚掛念仍在北平的妹妹俞大縝，在電報中明確表示“乞兄務必問她一下，給她一個機會”，讓其隨機南飛。當鄭天挺把電文轉達後，俞大縝卻謝絕了其兄的盛意，拒絕南飛，表示要留在北平等待改天換地的新時代到來。 ——她如願以償，新中國成立後得以與胞妹俞大絪在北大雙雙登台講授英國文學。更令俞家姐妹感到開心和溫暖的是，隨著曾昭掄戴上高教部副部長的官帽，按照中國論官行賞的特色，曾昭掄、俞大絪夫婦搬入北大燕東園居住並有了一個單獨的院子。因曾、俞二人是姑表親結婚，怕生下孩子後會有遺傳性殘疾，故一直未生育小孩，總是兩口之家。因曾氏夫婦房舍寬敞明亮，離異的俞大縝成為曾家的常客，並一度當做自己的家與曾氏夫婦共同生活。在這個流動著激情和浪漫的環境中，每於8月夏季的夜晚，天空銀河閃耀，繁星點點，在院中蕩漾著青春生命的草地上，大批親朋故舊、師生好友和蘇聯專家前來拜訪並受到熱情招待，曾、俞夫婦在此度過了一段溫馨難忘的歲月。其間，像南京博物院的曾昭燏一樣，俞氏姐妹也受命通過廣播電台向台灣喊話，對她們的哥哥、時任台灣國民黨“國防部長”俞大維做“統戰工作”。曾昭掄還奉命與俞大絪、俞大縝，以及俞大維的胞弟、美國艾奧瓦州立大學博士、著名植物病理學與微生物學家、中央研究院首屆院士、時任北京農業大學校長的俞大紱及家人，於燕東園自家小院的草坪上，照了一張看上去很幸福美滿的合影交給當局，說是通過某種渠道傳到台灣俞大維手中，爭取其“覺醒”和“反正”，棄蔣投共，回到人民的懷抱云云。只是這樣的日子好景不長，未過幾年，曾、俞夫婦就稀里糊塗地踏進了鬼門關。
1957年7月，曾昭掄因“反黨反社會主義的科學綱領”的“六教授事件”被打成右派，隨之撤銷本兼各職，停止工作，自謀生路。與一般政客和官場的混混兒不同的是，對於曾氏來說，撤銷職務對他並不是多麼沉重的打擊，他一生最看重的還是學術生命。在曾昭掄去世之後一些回憶和紀念文章中，多數人把曾氏描繪成一個沉默寡言的人，平時很少與人交際，只是專心治學，有時簡直到了著迷程度的書呆子，對於治學之外的事情常常心不在焉。如潘光旦對費孝通說過曾昭掄一件事：“一次天空陰雲密布，他帶著傘出門，走了不久，果然開始下雨，而且越下越大，衣服被淋濕了，他仍然提著那把沒打開的傘向前走，直到別人提醒他，才把傘打開。還有一次在家裡吃晚飯，他不知怎地，心不在此，竟拿煤鏟到鍋裡去添飯，直到他愛人發現他飯碗裡有煤炭，才恍然大悟。至於晚上穿著衣服和鞋襪躺在床上睡覺是常事。”費孝通進一步補充說：曾昭掄幹起事業來，連家都不要的，有一次“他回到家裡，家裡的保姆不知道他是主人，把他當客人招待。見曾先生到晚上還不走，保姆很奇怪，鬧不明白這個客人怎麼一回事”。另據俞大縝晚年回憶說：“在我近八十年的生涯中，還未見過有他那樣專心治學的人。他用功到了精神非常集中的程度，以至有時竟像一個'傻子'。記得有一天，我從北大回家，路過沙灘前，只見昭掄站在紅樓前面，面對著一根電線桿子，又點頭，又說又笑，過往行人不勝駭然。我走近他身邊，他也不理我，仔細聽他說話，原來他在和電線桿談化學哩……我同院鄰居一位老先生，曾在北大當過職員，他對我說過：'你那位親戚曾昭掄有神經病，我親眼見他對著紅樓前的木柱說話。'”
《詩·王風》有云：“知我者謂我心憂，不知我者謂我何求。”若說曾昭掄有神經病顯然是“不知”之故。與曾氏同為“六教授事件”之一的費孝通，算是對曾氏的思想言行較為同情、理解的一位。費氏認為，曾昭掄在生活中有個東西，這個東西可以用“志”來表達，即匹夫不可奪志的“志”。這個“志”在曾昭掄包括與曾氏同輩的知識分子如陳寅恪等人的心中很清楚，他要追求一個東西，一個人生的著落。而“知識分子心裡總要有個著落，有個寄託。一生要做什麼事情，自己要知道、要明白。現在的人很多不知道他的一生要幹什麼……沒有一個一生中不可移動的目標了”。
費氏之言，對曾昭掄應是公道的，但對“現在的人”之說似乎有些偏頗。自人類有史以來，有費氏所指的那種志向、毅力和恆心的人並不多，而有志向、恆心又有大成就者更是少之又少，曾昭掄與陳寅恪等一代人傑，算是少有的異數，可謂高山靈芝，空谷幽蘭。而靈芝與幽蘭的產生自然與它生長的環境、氣候等諸多條件密切相關，曾昭掄的“志”與一生成就的事業，也自然地與他的門第家風有密切關係，這一點非常重要。只要略知湘鄉曾氏家族歷史，或者進一步通讀曾文正公家書者，便知其言不謬。清道光二十四年十一月十一日，時年34歲、在京城充任翰林院教習庶吉士的曾國藩在給家鄉諸弟的信中明確提及：“是以往年常示諸弟以課程，近來則只教以有恆二字。”又說：“學問之道無窮，而總以有恆為主。兄往年極無恆，近年略好，而猶未純熟。自七月初一起至今，則無一日間斷。每日臨帖百字，抄書百字，看書少亦須滿二十頁，多則不論。自七月起至今，已看過《王荊公文集》百卷，《歸震川文集》四十卷，《詩經大全》二十卷，《後漢書》百卷，皆朱筆加圈批。雖極忙，亦須了本日功課，不以昨日耽擱而今日補做，不以明日有事而今日預做。諸弟若能有恆如此，則雖四弟中等之資，亦當有所成就，況六弟、九弟上等之資乎？”咸豐七年十二月十四日夜，曾國藩在致九弟曾國荃的信中特別強調說：“凡人作一事，便須全副精神注在此一事，首尾不懈，不可見異思遷，做這樣想那樣，坐這山望那山。人而無恆，終身一無所成。我生平坐犯無恆的弊病，實在受害不小。”又說：“現在帶勇，即埋頭盡力以求帶勇之法，早夜孳孳，日所思，夜所夢，舍帶勇以外則一概不管。不可又想讀書，又想中舉，又想作州縣，紛紛擾擾，千頭萬緒，將來又蹈我之覆轍，百無一成，悔之晚矣。……餘生平坐無恆流弊極大，今老矣，不能不教誡吾弟吾子。”
寫這封信的時候，曾國藩已在家鄉辦團練並率湘勇與太平軍交戰有年，且湘勇坐困南昌，進退不得。因父親去世，曾國藩偕弟曾國華由江西回籍奔喪。居家期間，九弟曾國荃組建吉字營入援江西，而洪楊內訌越演越烈。在這關鍵時刻，老九卻灰心懶散，有見異思遷之意。曾國藩針對這位九弟“來書謂意趣不在此，則興會索然”，認為“大不可”，並有了一番關於“志”與“恆”的諄諄教導。信中有些話當是曾國藩的自謙，但在對“志”與“恆”的理解當是不差的，曾氏一生多次將“士人當有誌有識有恆”的話題贈年輕學子，足見他對這一事理的深刻認知和重視。
通觀曾國藩家書，驗之曾氏一生言行，基本上是說到做到的，可謂“篤學尚行，止於至善”。如流傳後世的曾國藩日記就是一個極好的例證。曾氏自道光十九年開始記日記，一直到道光二十五年止，後來十多年沒有始終如一地堅持下去。咸豐八年，曾氏丁父憂復出，決心恢復記日記的習慣。此後儘管戰事連綿，作為湘勇的中流砥柱，諸務繁雜，但曾氏仍堅守定律，天天記之，從未間斷，直到臨終的前一天手不能執筆方罷休。此點體現的“志”與“恆”，皆非常人可比。
需要作一點補充和特別提及的是，曾國藩初入京城尚未發跡時，曾拜過兩位決定他一生命運的老師，一是官居太常寺卿的湖南善化人唐鑑，曾國藩得以奉旨在家鄉辦團練，正是唐鑑向咸豐帝推薦玉成。另一位是名震一時的理學大師、後來官至大學士的倭仁。他教給曾氏一個修身要訣：研幾。幾，乃幾微之意。研幾，即認真對待瞬間念頭、細微小事，然後思索考慮，並與修身齊家治國平天下的大事聯繫起來。要達到“研幾”的較高境界，最佳的方式就是記日記，在日記中留下瞬間抓住的念頭和思想火花，無情地解剖自己，批判自己，以求達到淨化靈魂和向更高境界邁進的目的。後世史家對這個“研幾”多有解釋，如曾氏家族研究專家唐浩明說，這個“研幾”就像六十年代的“狠斗私字一閃念”，其實是不對的，應是詩人作家們通常所說的“靈感”，似更為合乎情理。
家人至親的言傳身教，自有別人不可替代的潛移默化的作用。曾昭掄在湘鄉和長沙雅禮中學讀書時，對曾國藩家書和日記猶感興趣並有自己的領悟，前文已經述及，曾昭掄對祖輩留下的這份珍貴的文化遺產，是實實在在地下過大工夫拜讀學習鑽研過的。如對曾國藩提出的“士人讀書，第一要有志，第二要有識，第三要有恆”的主張，曾昭掄進一步闡述說：“'志'是奮發的決心，讀書必須有奮發的精神；'識'是遠大的眼光，一個人要讀好書，必須有識；'恆'是堅強的毅力。是否有恆，是決定能否真正獲得知識的關鍵。”
年輕時代的曾昭掄如此理解，一生中也是這樣做的，而記日記的習慣，曾昭掄與曾昭燏兄妹可謂受家風熏染最重，體現也最為明顯的人物。曾昭掄自海外留學歸來，寫日記習慣堅持了終生。從臨時大學由長沙遷昆明時期的日記發表後尤其令人矚目。 1939年，曾昭掄率領師生從昆明到西康考察，又寫了很多日記。這個習慣在曾氏日記中可以查到，如1940年10月24日，曾氏日記寫道：“今日五時餘醒，六時起身。七至八時上'有機工業化學'。八至九時上'無機工業化學'。九至十一時半，寫《西康日記》。午飯後一時半至四時一刻，續寫《西康日記》一段。……五至六時上'國防化學'第一課。連日傷風，昨今二日均冷。上此課時，竟致啞不成聲。”在如此環境和身體狀況下，居然連寫五小時的日記，可見其“日記情結”已成為他生命中一個不可或缺的重要組成部分。
1945年，曾昭掄從重慶坐長途汽車去蘭州參加中國化學會年會，路上走了兩個星期。他坐在汽車上，邊走邊記日記、寫文章，令同行大為感動和敬佩。據研究曾昭掄的專家郭建榮統計，曾昭掄從1926年獲博士學位回國，到1967年去世的41年間，編著與譯著13部，日記與考察記11部。學術論文與譯文164篇，軍事理論與時局雜文87篇等，共約300篇（部），數百萬字，而這些日記與著作還遠不是其全部。曾氏日記部分，除了1936年天津大公報館出版的《東行日記》（1939。11—1941。2），在香港《大公報》上發表的《西康日記》、1941年桂林文化出版社出版的《緬邊日記》和1940年寫的昆明日記之外，其他日記下落不明。在西南聯大時代的曾昭掄，有一次演講說過這樣一段話：“我常想，人生在世界上，成為社會的一分子，應該抱著兩種願望。一種是產生成績，一種是使自己成為一個有趣的人。這兩種願望若要達到，只有從讀書人手。”而“從事職業以外，假如要使自己成為一個有趣的人，一位別人願意親近的朋友，那就更非多讀書不行”。 f281因了曾昭掄涉獵廣泛和平時一些“怪模怪樣”的動作，才有人謂熟練掌握英、德、意、俄等五種語言的化學家曾昭掄，屬於典型的書呆子一類。此言有些道理，但絕不是像後來出現的數學家陳景潤那樣的書呆子。有一次陳景潤上街買東西，發現營業員少找了錢，便又登上公交車回去討錢，營業員只短了他五分錢，坐公交車卻要花一毛錢，而他居然去了。不過後來陳景潤時來運轉，因一篇《哥德巴赫猜想》報告文學而名動天下，成了“國寶級”名人。而陳氏隨著政治學習和不停地四處演講，頭腦逐漸開放，不再是人們心目中的書呆子，而是很靈活的社會活動家與政治家了。他不但知道了“緊跟高舉”，還活學活用地加以應用發揮，當實際控制中國政治局勢的葉劍英元帥，為“動員全黨全軍全國各族人民向科學技術進軍”所吟的那首聞名天下的“攻城不怕堅，讀書莫畏難。科學有險阻，苦戰能過關”的《攻關》詩篇問世後，陳景潤也“緊跟高舉”地賦詩一首：“革命加拼命，拼命幹革命。有命不革命，要命有何用。”從此詩的高度和境界可以看出，陳氏已由著名數學家鍛煉成具有中國特色的大政治家和詩人了。這個本事，曾昭掄一生都沒有練就。
按曾昭掄在化學研究所的助手胡亞東晚年的說法，曾氏確有那種書生的氣質，和他在一起甚至感到他似乎在生活和處世方面很幼稚，這和他曾經創辦中國化學會，主持北大化學系，活躍於科學界，也活躍於“政界”，叱吒風雲的作風，以至晚年蟄居武漢大學，於斗室中鑽研元素有機化學，並寫出了幾本巨著似乎又不太相同。因而，胡亞東認為：“也許大人物都是如此，近代史中頗可找到眾多這種氣質的人物，如陳獨秀、沈從文、陳寅恪等等，但是自然科學家中曾昭掄先生可謂獨此一枝。”
胡氏所說不見得全對，但確是有點道理，陳寅恪早年在瑞士讀書時，就讀過《資本論》原文，並對國內外政治及社會風尚有很深的見地，只是陳氏與曾昭掄相比，似乎缺少了對政治的長期熱情，且思想覺悟的差異也越來越大。在西南聯大時期，曾昭掄在閱讀專業和軍事類書籍的同時，也與時俱進地讀一些當時在國統區被禁止的書籍，如1941年“皖南事變”之前，他就通過中共地下黨得到了毛澤東的《新民主主義論》等著作加以學習研究，並在演講中引用書中的觀點。而馬恩列斯學院編的《斯大林傳》、高爾基的《和列寧相處的日子》等更是他搜羅、閱讀的對象。為了閱讀和研究方便，曾氏還在任教之餘，通過旁聽西南聯大外文系課程，硬是掌握了俄語並能熟練地閱讀俄文書籍和資料。 1944年，曾昭掄在昆明加入民主同盟，算是早期的民盟成員之一。這一思想的轉變與行動，為他日後成為高教部副部長鋪就了階梯，當然也為他的倒霉直至身死埋下了伏筆。