１９２０年被选为中国地质学会副会长兼国立京师图书馆副馆长。１９２８年任中央研究院地质研究所所长。１９２９年被英国伦敦地质学会选为国外会员，任中国地质学会会长。１９３０年任北京大学地质系主任，１９３１年被柏明翰大授予自然科学博士学位。
１９３４年应邀赴英国伯翰、剑桥等大学讲学，１９３６年回国，继续进行地质考究研究工作。１９４６年获挪威奥斯陆大学哲学博士学位。１９４８年赴美国参加第１８届国际地质年会，在得知新中国即将成立的消息后，冲破国民党反动派的阻挠，辗转回到北京。中华人民共和国成立后历任地质部部长、中国科学院副院长、古生物研究所所长、中国科学技术协会主席、世界科协副主席、中国地质学会理事长等职。１９５８年加入中国共产党，当选为第一至第三届全国人大代表、会国政协第二至第四届副主席，中共九大中央委员。在古生物蜓科分类方面有重大贡献，在冰川学方面确定了中国数次冰川时期的活动证据，特别是奠定了第四纪冰川地质学基础。在地质学理论上创立了地质力学，运用地质力学理论，指出我国东北平原、华北平原、两湖地区蕴藏有丰富的石油，为我国石油资源的开发作出了贡献。
晚年对地震地质和开发利用地下热能等新领域进行了有成效的研究。 １９７１年４月２９日在北京病逝。
