为原子能事业在中华大地生根
1947年秋冬，彭桓武踏上了东归的海轮。转年1月，他开始在云南大学物理系执教，一年余后，即1949年五六月间，彭桓武应严济慈相邀，转道香港来到北京清华大学，住进了叶企孙教授家。令他高兴的是，钱三强和其爱人何泽慧已于1948年年底回到袓国。
之后不久，在新中国诞生之际，一大批热爱祖国的科学家，为了一个共同的理想，陆续从四面八方回到新中国，他们中有程开甲、邓稼先、王淦昌、赵忠尧、杨澄中、胡宁、郭永怀……
这天，钱三强兴冲冲告诉彭狱：“中央准备成立一个人民的科学院，如果我的意见被采纳，就能成立近代物理研究所“建立我们自己的物理研究所！这一回，咱们可以大干一场7！”彭桓武为终于能够施展抱负而兴奋不已。
钱三强又说：“全国一盘棋，而不是两盘棋、三盘棋，这是咱们在欧洲就约定的。这一回，不会只是一个梦了。”
彭桓武说：“要做好这个梦，就必须从现在开始调集人才，教书育人。我不懂做事，我去教书育人吧。”
旧中国留给物理学的遗产十分菲薄，人才匮乏、设备奇缺。没有人才和经济基础，要发展物理学的尖端学科不啻天方夜谭。然而，最伟大的工程都是建立在废墟之上的。
1949年11月，在党和人民政府关怀下，中国科学院成立。5月19曰，成立了中国科学院近代物理研究所。彭桓武、钱三强及吴有训、何泽慧等人成为我国近代物理研究所的拓荒者。
教书育人，为日后核物理研究工作储备人才，一时成为拓荒者们的当之急。彭桓武和他的同志们挑起了这副光荣而沉重的担子。
在清华，彭桓武任物理系教授，先后开设普通物理，量子·学及数学物理方法等课，并招收理论物理方面的研究生，任他们的导师。在他指导下先后参加研究工作的年轻人有云南大学的唐懋焚（1949)，近代物理研究所的张继恒（1950)，清华大学的研究生黄袓洽（1950)。1952年10月至1955年6月，他在北京大学物理系讲授量子力学，并指导北京大学的研究生周光召和严肃。彭桓武指导研究生所研究的课题在当时走在了国际前列。它同时一方面是彭桓武在国外关于介子问题研究的继续，另一方面也标志着他把注意力转向原子核物理和核能应用的开始。
彭桓武带研究生，注意训练学生的科学眼光，激发他们的创造力，鼓励他们独立思考，自己提出问题，解决问题。
黄祖洽是新中国成立后清华研究院的第一位毕业生。他的毕业论文是《关于氟化氢的一个计算》。彭桓武建议的这个题目巧妙之处在于乍一看来，这似乎是8个电子的相互作用的问题，涉及维数极高的薛定谔方程，但实际上却有可能大大化简。彭桓武的原意是希望他用另一种方法求解，但那时却是一项不得了的工作量。当时清华大学物理系不仅没有电子计算机，甚至没有电子计算器，仅有一台手摇的计算器，而且还要排长队。黄祖洽想：这样算下去不知什么时候才能毕业！于是，他偷偷地躲了起来，花了两个多星期的工夫，用一种巧妙的变分法将氟化氢分子的结合能近似地求解了出来。彭桓武看后，虽然与自己的本意不一致，但仍然赞成这一结果。
周光召1951年毕业于清华大学物理系，1954年毕业于北京大学研究院。有一次，他在一项研究中加进了群论的方法，彭桓武大加褒奖，并向人介绍：“这是他自已想出来的！”
彭桓武重视教书，更注重育人，除了在学业上严格训练、循循善诱，还常去学生宿舍，关心他们的学习和生活，和他们交谈，或聚于灯前月下，或散步在清华的林荫路上、绿草坪边。他们讨论科学，探讨社会和人生。有时，他也说起爱丁堡和都柏林，说起那里科学家们的故事——第二次世界大战时，预言正电子存在的狄拉克，用理论物理去搞铀同位素分离；研究宇宙射线的布莱凯特，转而开辟了运筹学，在雷达与防空武器的最佳配置方面立下功勋；玻恩等人民主的学术风格，曾使德国的理论物理走在世界的最前列；法国的同行却由于德布罗依的专横而止步不前；彭桓武在都柏林帮助海特勒工作时，还向他学了一手修理自行车的本事……
春风化雨，诲人于无形。彭桓武正是在校园漫步间，在谈天说地时，教给学生许多科研的真谛和人生的哲理。他对学生说：“做研究要把眼光放开，看到每一条可能走的路，不要局限在一点；而每一条路又要坚持把它走到底，这样得到的结果，不管是正面的还是反面的，才有可靠性。”他强调学习需要兼容并蓄，他说：“这是蔡元培先生早年提倡过的。”他强调最多的则是“去做最多的工作”，这成为他日后自觉遵循的原则，并毕生不渝。
彭桓武不仅是他的学生们学术研究的指路人，更是他们学习的楷模和榜样。学生们从他这里，不仅秉承了既能搞基础研究，又能搞应用研究的特点，还学到了民主的科研作风和耿介旷达、不计名利的品格。黄祖洽说：“我跟彭先生的最大收获，就是学到了他培养人的方法。”
彭桓武所带的研究生，后来在我国核物理事业及其他领域均做出了突出的贡献。其中，黄祖洽成为我国第一座原子反应堆的主要设计者，周光召在“两弹”理论设计中功勋卓着，严肃为南开大学物理系理论物理教研室主任，彭桓武带毕业论文的大学生也有一部分后来在发展我国核事业中立下汗马功劳。
年富力强的彭桓武，在新中国创建之后，在新中国的原子能事业几乎等于白纸的时候，毅然把播种理想和民族强盛的使命担在了肩上。他懂得：只有为理想而工作的人，才是真正富有朝气的人；只有为理想而奋斗的民族，才是最有希望的民族。
为了让原子能事业在中华大地生根，彭桓武一直挑着教书育人的重任。即使是在后来，在从事领导和研究工作十分繁忙的情况下，他也从没卸下这副担子，并乐此不疲。
1953年到1955年，他在物理所（前身是近代物理所）的理论物理室主持一个核理论的讨论班，集体学习和讨论核物理中的理论问题。
1954年暑假，他在青岛由教育部举办的讲习班中为各大学培训了一批量子力学的师资。他讲授量子力学，既注意使学生清晰掌握基本的物理概念，又注意引导学生将量子力学用于解决原子、分子等微观系统中的物理问题，从而培养他们解决问题的能力。
1955年10月至1956年4月，他参加由钱三强带领的实习团去苏联学习反应堆理论。从此，直到1972年11月，他的主要精力投入在发展我国原子能事业所需要的培养青年干部、理论研究和学术组织工作上。1956年秋，他和黄祖洽、金星南合作，在物理所举办为期一年的反应堆理论训练班，学员20多人，均为刚出大学校门的青年。他还在二机部培训工程师，由他和胡济民、朱光亚共同授课，他主讲核化学、核化工。他不仅解答学员们提出的有关核反应堆的理论问题，还解答有关核反应堆的大量实际问题、决策问题，为中国培养了第一代反应堆理论研究人员；同时，还给清华工程物理系学生第一次开设反应堆理论课，为中国的原子能事业培训了大批青年力量。
1962年9月至1964年6月，他在中国科技大学讲授流体力学并指导毕业班的补充讨论，使学生在学习原理之外，进一步接触到实际问题的解决途径。
1978年10月至1979年6月，他为中国科技大学研究生院开设理论物理课程，化繁为简，使不少年轻人掌握理论物理的大要。
1982年2月，他在北京大学物理系讲授分子反应动力学，借以在国内提倡化学物理这门新兴的交叉科学。
I985年，《彭桓武论文选集》出版，他当年的学生，后来担任中国科学院院长的周光召在序言中写道：
“随着时代的转移和国家的需要，彭桓武教授不断地开辟新的研究方向，带出了一批又一批的学生。我国理论物理工作者为国民经济和国防建设做出的贡献，在科学发展上的成就，无不与彭桓武教授的努力密切相关。无论是基础研究还是应用研究，在当时的历史背景下，他的着作都是走在最前列的创造性的工作，并解决了实践中提出的大量实际问题。”
钱三强多次感叹：“彭桓武默默地做了很多重要的工作，但很少有人知道。”“他带起了反应堆的理论研究，‘两弹理论是学术领导，同时还培养出一批人，带出了一个学派。写起历史来，归功于他，不是夸大。”
自信心来自于实践
第一个五年计划的头一年，彭桓武有幸被邀请去参加鞍钢一个技术难题的攻关。一同参加的还有鞍钢、抚钢和北京钢铁研究院的同志，另外还有北京大学的王竹溪教授及钢铁学院的教授。这无疑使他在理论物理指导实际工作方面得到一次锻炼。他的第一次理论与实践的结合不是在原子能方面，而是在国民经济支柱产业I酿冶炼方面。
鞍山钢铁公司——中国最大的钢铁基地，在国民经济建设中有着举足轻重的地位。在这一时期，为推广苏联的经验提出了关于高温钢锭快速加热的问题，目标是钢锭从炉中取出后不让炉温下降就放进新钢锭，从而节省时间、提高生产率。但钢锭在快速加热时容易产生裂缝的难关如何逾越？这项技术改革适用于哪些钢种？钢徒尺寸的极限是多少？等等，一系列问题困扰着鞍钢的建设者们。
彭桓武运用他精湛的理论物理知识、丰富的研究工作经验，应用热传导、弹性力学的知识从理论上计算，建立物理模型，简化了数学计算，举重若轻，求出高温加热中钢锭的安全直径。
经过多次实验，观察加热钢锭剖开后有无开裂、破坏。实践结果证明，彭桓武求出的高温加热中钢锭的安全直径和实验结果完全一致！同时还证实：这个苏联经验适用于碳钢，而特殊合金钢不能采用。此后，他参与了我国钢锭高温热处理第一个规程的制订。
这项工作结束后，彭桓武完成论文《高温加热中钢锭的安全直径》。由于在这一工作中的突出贡献，彭桓武被誉为新中国理论物理学家为国民经济建设服“第一人”
这项工作的意义还在于彭狱走出了大学和研究所的象牙之塔，走进了工厂，走到了实践当中去。实践的结果增强了他的自信心，更坚定他“理论物理必须解决实际问题”的工作宗旨。
在鞍钢的使命完成之后，彭桓武北上长春。这是他自1934年暑假之后近20年里第一次回家。
“长春彭”家的院落还坐落于西四马路之上，可“长春彭”家的人却生死相隔、云泥殊路。
走进家门，昔日与父亲、母亲及姐姐、哥哥在一起生活、学习、玩耍的情景潮水一般涌现在他的眼前——
父亲曾站在南墙前，凝望竹丛吟咏道：“此身当与竹为林，心喜虚空节喜真；学得东坡易俗法，应同师友日相亲。”
母亲生气地在院子里追赶他，因为他不肯理去长头发……与哥哥那个寒假里的实验之后，那股臭鸡蛋的气味似乎还弥漫在院子里……
时移事去，物是人非。
彭桓武还认识这院子，可院子里的主人已不认识他了。彭桓武来取父亲留给他的唯一财产——那套《四库全书》，可得到的回答是：书已全部被当作废纸卖掉了！
彭桓武在“家”待了不到一小时，就匆匆离开了。这是他一生当中最后一次回家。晚年，他还回去过一次。西四马路还在，可他在鳞次栉比的大厦高楼之间却无论如何也找不到家了。家，永远留存在他的记忆里。
事业初创
彭桓武和他的战友们在北京一座普通的小四合院里，开始了为中国原子能事业奠基和开拓的奋斗岁月。
这座小四合院就是后来被公之于众的位于东皇城根甲42号院。1950年5月19日，中国科学院近代物理研究所成立，所长由清华老教授、科学院副院长吴有训兼任，钱三强任副所长。一年后，钱三强继任所长。1952年王淦昌、彭桓武任副所长，实际上他们的工作开展在研究所创建之初。
2000年4月20曰，彭桓武与何泽慧、黄祖洽在东皇城根近代物理研究所旧址前事业初创，举步纤。
彭桓武他们开展科研工作的条件极其困难，国内没有现成的仪器设备及相应的：《基础，西方国家对我国实行封锁禁运有钱也买不回做实验用的设备器材。在这种艰难条件下，要建立和面各纤物理和历化学的实验稣，赖导不从研制各纤探测器和粒子加速器开始，甚至不得不从研倾空余开始。
于是，北京天桥、东单旧货市场成了他们光顾最多的地方。旧电子元件、废铜棍、钢筒、面积仪、计算尺……通过他们的双手，经过种种渠道从废品站聚拢到了近代物理所。这些废旧物资经过科研人员和工人兄弟的密切合作，最终变成了十分宝贵的科研器材。
彭桓武、王淦昌、钱三强、何泽慧等科学家均去过天桥、东单，寻找可资利用的废旧器材。邓稼先曾用一把糖换取路边一孩童手里的一段铜丝。彭桓武身穿十几年前的旧西装，在天桥旧货市场寻找购买可利用的物资，结果被公安人员盯上，最后还是钱三强去派出所把他“领”了回来……
许多科学家在外出开会、讲学时，也不忘去当地的废旧品市场，他们总是希冀能淘到一两件珍宝……
科学家的劳动终于初见成果——
肖健用黄蜡提炼真空封蜡。
金建中研制成功各种抽速的金属油扩散泵，我国金属油扩散泵的生产从此起步。
在杨承宗指导下，朱培基、朱润生修复一套抗战前就已损坏的500毫米镇氡装置，提取氡气。
戴传曾等研制成氡铍中子源，又研制成中子计数管，为开展中子物理研究提供初步条件。
赵忠尧从美国运回的30余箱加速器部件和科研器材，建成了我国第一台静电加速器。
杨承宗、杨澄中分别从法国和英国归来时，用钱三强赴巴黎世界和平大会时带去的中央批给的外汇购置的器材，及法国着名物理学家约里奥·居里夫人为表达对中国人民发展核科学事业的一点心意，赠送杨承宗的含微量镭的标准源，都成为开展研究工作宝贵的基础条件。
为摸清核物理理论和实验研究的状况和趋势，彭桓武、朱洪元、金星南组织黄祖洽、邓稼先、于敏等年轻人进行了艰苦的调研，逐步开展起原子核物理和粒子理论的研究，填补了我国核理论的空白，同时注意到反应堆、同位素分离、受控热核反应等应用性理论工作，并培养出黄袓洽、邓稼先、于敏、周光召等年轻一代。