1917年底，胡明复回到上海，从此10年没有离开。以他的学问、名望，完全可以到名牌大学去担任重要职务，北大曾再三邀请他。但是强烈的责任心使他不愿离开，一是对科学社的责任，一是对大同学院（后改名大同大学）的责任。科学社从美国搬到上海，一切都是艰难困苦，《科学》杂志的印刷校阅，自他回国起，10年都是他一个人义务担任，真正做到了10年如一日。当年在美国，这批有理想的青年除了组织科学社，曾立志将来回国办一个理想的大学，他们还成立过团体，制定了简单的计划，胡明复就是其中的一分子。为了办学的事他曾给赵元任写过一封几十页的英文长信，其中有详细的规划。回国后，他想把大同学院作为他理想大学的根基，而多数人主张炉灶重起、另办一个全新的。而他始终对大同学院怀有特别的希望，“这样，一个科学社，一个大同学院，竟把明复钉住在上海整整的十年。”1935年，在回顾“中国科学社”20年时，任鸿隽说：“胡明复君以天才绝学，以科学事业故，宁固守沪上，效死而勿去。”
对大同大学，他有满腔的热忱，想把这所小小的大学办成理想的大学，在科学报国梦之外，他内心还有一个教育报国梦，这两个梦常常交织在一起。他在大同大学创办并主持数学系，担任数学教授，用生动、易懂的语言讲述深奥的概念和很难理解的问题。他在教学上也有独到之处，认为学生光读书本不行，必须学会独立思考，养成独立研究的能力。1918年，在他的倡议下成立了“大同大学数理研究会”，他积极指导学生办好自己的学术团体，经常在研究会演讲，介绍科学方法和思想。
大同大学的主持人是他哥哥胡敦复，他在上海的时间很少，将学校的日常事务几乎都交给了他。为了有更多时间、精力处理科学社和大同大学的事务，他从家中搬出来住。大同大学的事除了教学、人事方面的，还有基建，他为此付出了很大的心血，有一处校舍就是他亲自绘图设计的，并经常亲临现场监工，处理各种问题。由于大同大学的经费十分拮据，有时连正常的教学都维持不了，他便将自己的积蓄几乎都垫出来了，10年间累计达2万多元。
1918年7月，“科学名词审查委员会”成立，科学社委托胡明复、姜立夫负责拟定数学（算学）名词，胡明复不仅提出确定数学名词的标准等建议，并与姜立夫、胡敦复等数学家一起审定了初等几何学、平面三角、解析几何、射影几何、代数、函数论等数学分支的名词。1938年出版的《算学名词汇编》序言说：“本篇既脱稿，以胡君明复、姜君立夫对于算学名词夙著精勤，惜胡君早逝，未获观成。”姜立夫、江泽涵等数学家曾多次提到胡明复在数学名词方面的贡献，对他赞誉有加。1924年，胡明复应主持商务印书馆编译所的王云五之聘，兼任商务的数学函授社主任，他联络上海、南京一批数学教师，与商务几位编辑一起编写了一批普及性的数学书籍，为中国数学传播做了许多可贵的基础性工作。他还编写了微积分、高等分析方面的教材，翻译过《科学大纲》等科学书籍。
任鸿隽眼中的胡明复——“他有沉潜精细的美德，但精神上仍然是极活泼。他辩论事理，极有独到的见解，但同时又能服从他人的意见。因为这样，所以认识的朋友都爱敬他。”胡明复之死对科学界、对科学社都是一大损失，凭他在算学上的造就，如果坚持下去，一定是有贡献的，可惜回国后教书和其他事情把他研究算学的时间占用了。任鸿隽除了为学术惜，更是为社会惜，“我们晓得在现在的社会中，要找飞扬浮躁的人才，可算是车载斗量，但是要找实心任事，不务虚名的人，却好似凤毛麟角。如明复这样的人，多有几个，不但社会的事业有了希望，还可以潜移默化，收一点移风易俗的效果，也未可知。”然而天不假人，他竟因游泳意外死了。
任鸿隽的惋惜放在今天，也让人深有同感，这个民族缺少的正是胡明复这样“实心任事，不务虚名的人”。在美国留学的时光，胡明复和许多留学生一样，不仅怀抱科学报国的梦想，而且热切关注着祖国的命运，没有把眼光局限于狭隘的专业。早在1912年，他在康奈尔大学，就和胡适等人组织了“中国学生政治研究会”，对租税制度做过研究。胡适回忆：
明复学的是数学物理，但他颇注意于他所专习的科学以外的事情。我住在世界会，常见明复到会里来看杂志；别的科学学生很少来的。
有一件事可以作证。民国元年（1912）十一月里，明复和我发起一个政治研究会。那时在革命之后，大家都注意政治问题，故有这个会的组织。第一次组织会在我的房间里开会，会员共十人，议决：（1）每两星期开会一次。（2）每会讨论一个问题，由会员二人轮次预备论文宣读。论文完后，由会员讨论。（3）每会由会员一人轮当主席。（4）会期在星期六下午二时。
第一次论会的论题为“美国议会”，由过探先与我担任。第二次论题为，“租税制度”，由胡明复与尤怀皋担任。我的日记有这一条：十二月念一日，中国学生政治研究会第二次会，论“租税”。胡明复、尤怀皋二君任讲演，甚有兴味。二君所预备演稿俱极精详，费时当不少，其热心可佩也。
胡适还记得，当年自己正热衷于写白话诗，经常同一班朋友讨论文学问题。忽然有一天收到了胡明复从哈佛寄给他的两首白话打油诗。
第一首是：
纽约城里，
有个胡适，
白话连篇，
成啥样式！
第二首是一首“宝塔诗”：
痴！
适之！
勿读书！
香烟一支！
单作白话诗！
说时快，做时迟。
一作就是三小时！
开心的胡适也回敬他一首“宝塔诗”。当胡适1928年提笔追忆往事时，早已物是人非，他禁不住感叹：“这种朋友游戏的乐处，可怜如今都成永不回来的陈迹了！”
不但胡适，“中国科学社”的同人更忘不了在烟霞洞与青山为伴的胡明复，他们经常想起当年筚路蓝缕、参与开创中国现代科学事业的这位老社友。这一点，从竺可桢日记中不难看出。1937年3月21日，“中国科学社”在杭州青年会举行社友会，有22人参加。会后，竺可桢、胡敦复、胡刚复等16人分乘4辆车到四眼井，徒步到烟霞洞为胡明复扫墓，并合影留念。1947年8月10日，竺可桢带着家人和胡昭复来到烟霞洞，想起了许多往事：“至民国十八年，中国科学社公葬胡明复于此，时杏佛在世，余亦来此参与葬事。至民廿五、六年，尚偕刚复来此。”一个9岁左右的小女孩领他们到屋后的胡明复墓前，“初尚有阶梯可寻，继则荒烟蔓草堵塞途径。由女孩之指导，始得至其墓。墓系民十八年七月十二日立，碑系蔡先生笔。碑字虽剥落，犹可辨认。墓郭水门汀亦完好。……明复墓上有屋三楹，窗板均拿下放寺中，以防偷窃云。”同年8月31日，竺可桢在上海《科学时代》社致辞时，又一次想起胡明复，讲到科学社创办时的困难，“胡明复先生如何一人苦干，虽中途崩殂，卒能维持至今日。”
胡明复兄弟姐妹有9人，多有成就。1907年，他哥哥敦复、姐姐彬复先到美国留学，1909年、1910年，他和弟弟刚复通过庚子赔款留美生，前往美国留学。在20世纪前半叶的中国科学界和教育界，胡氏三兄弟被誉为“三胡”。
胡刚复（1892―1966）进入哈佛大学那年只有17岁，第三年开始专攻物理学，1913年获理学士学位，再入哈佛研究院，1915年获硕士学位，1918年获博士学位。期间，他参加了“中国科学社”。他曾和导师杜安教授一起提取放射性镭，研究其在医学上的应用，并在波士顿的亨廷顿肿瘤医院工作。从1914年到1918年，他专心致力于X射线的实验数据的测定，他的博士论文“X射线的研究”及其补充论文，曾在《物理评论》1918年6月号上发表。他是中国第一个从事X射线研究的科学家，在这一领域做了广泛而重要的工作，享有国际声誉。
1918年夏天，胡刚复怀着科学救国梦，谢绝导师的恳切挽留，束装回国。1920年6月出版的《哈佛大学1913级级友会秘书第三次报告书》曾发表他的一封信：
1918年夏我的研究工作暂告完成。我之所以说的暂告完成，是指科学没有止境。当时正值欧战方酣，我深感循实业科研路线报效祖国之责任。而我师杜安教授也希望我留校帮助他从事物理实验工作。但我终于决定离开我愉快逗留过八年多的美国回到自己的祖国担任教师一职了。我国十分贫困，物资缺乏，生产落后，急需振兴实业，由于经费和物资短缺，致使教育事业也难以有效推动。我未曾学过工程，对此一无所知，如今不免后悔。今后我的一生将面临艰苦的斗争了。
当26岁的胡刚复回国之时，中国的大学还没有物理系，也没有物理实验室，普通物理课只是老师宣读英文讲义，学生照本背诵，物理教学还处于十分落后的状态。从此，他致力于物理教学，尤其重视实验室的建设。1918年到1924年，他任国立南京高等师范学堂（即东南大学、中央大学前身）物理系教授，1925年任东南大学物理系主任，1927年筹建第四中山大学（以后叫中央大学），任理学院院长。同时，他多年兼任私立上海大同大学理学院院长、工学院院长，还担任过厦门大学理学院院长。
他不辞劳苦，长年奔波于上海、南京等地，在国内首开近代物理课，引入最新的物理知识，是“电位”、“熵”等物理名词的最早定名者。他亲手在南京高师、大同大学等多所大学筹办物理系，设立物理实验室，在南通实业家张謇的资助下，他在大同创建了中国最早的近代物理实验室，设备之先进与丰富，在国内私立大学中绝无仅有。1928年，他协助蔡元培创办了中央研究院物理研究所。
1936年，他应哈佛老同学竺可桢的邀请，任浙江大学物理系教授，先后做过文理学院、理学院院长，成为竺可桢的得力助手。他们同在哈佛求学，都参加了“中国科学社”，胡回国与华昭复结婚时，男女傧相就是竺可桢与女友张侠魂。竺可桢接任浙大校长前曾和他商量，日记中说：“此事刚复及蔡（元培）先生均赞同。”
作为开创中国物理学教育的一代宗师，胡刚复桃李满天下，吴有训、严济慈、赵忠尧、钱临照、何增禄、吴健雄、程开甲、胡济民等都是他的门生。在南京高等师范学堂，就是他自己解私囊资助严济慈出国深造的。
他讲课很有特色，当他偶尔在黑板上推导公式出错时，他会另改思路重新推导，并讲明为什么出现错误，为什么现在又正确了。有时，他会详细讲述一个基本物理概念或理论产生的历史线索、科学大师的创造思路。他是真正把物理学引入中国的第一人，他重视实验课，要求学生自行设计、制作或校检、修理仪器部件，使学生手脑并用，将课堂理论和实验结合起来，严格禁止学生伪造实验数据，处处训练学生，使他们具备成为一个科学家的基本素养。他在浙大为非物理专业的学生上普通物理课，上课时旁征博引，条分缕析，谈笑风生，欢迎学生提问，并经常进行反问，启发学生自己找答案，课堂内师生对答，自由活泼，笑声不绝，常常忘记了下课。他对考试命题看得很重，力求出那些学生能融会贯通的试题，每次出题总是要抱一大堆书回家，翻阅到深夜才开始动手。
学生在课外提问时，他总是不厌其烦地解答，往往旁及学习方法、选课方向、对待学问和生活的态度等，滔滔不绝，讲几小时都不倦。他在浙大的十几年中，每个学期学生选课就是他特别忙的时候，他要利用这个机会，和理学院每个学生谈话，查阅他们前几个学期的学习成绩，了解其志趣、特长、优缺点和选修此课的原因，并对选课和学习方法进行具体指导。浙大各系二年级以上的学生必修课不多，学生可自由选修其他课程。他常常鼓励化学系学生选物理系课程，物理系学生选修数学系的课程，爱好实验的选修化学系、生物系或工学院的无线电等课，确定最佳的选课方案。选课时，他会对学生讲科学发展的新动向，有时还会和学生辩论，往往每个学生的谈话都要一二个小时。