1932年，熊慶來赴瑞士蘇黎世參加國際數學家大會。會後，他利用清華大學休假的一年，轉赴巴黎從事研究工作，與著名的函數論專家Ｇ．瓦利隆一起致力於函數值分布理論的研究。後來又請假一年，以《關於無窮級整函數與亞純函數》的論文於1934年榮獲法國國家博士學位。
1934年，熊慶來返回北京繼續擔任清華大學算學係主任和教授。1935年中國數學會在上海成立，熊慶來為發起人之一，並任首屆理事。他還會同北京、上海等地會員倡議，創辦《中國數學會學報》，並任編委。
1937年夏，熊慶來應聘擔任雲南大學校長，上任伊始便竭盡全力延聘教授，添置設備，增設院係專業。在抗戰時期極其艱難的條件下慘淡經營，將原來僅有300多學生的學校發展成為有文、法、理、工、醫、農五個學院，許多著名教授及1000多學生的大學。
數學家——熊慶來郵票
1949年９月，熊慶來隨梅貽琦團長赴巴黎出席“聯合國教科文組織”第４次大會，會議結束後暫留巴黎做研究工作。不久患腦溢血致半身不遂。他意誌堅強，恢複尚好，用左手寫字，堅持從事研究工作。此後的７年中在法國發表論文20餘篇，並發表專著《關於亞純函數與代數體函數——Ｒ．奈望林納的一個定理的推廣》，後者由巴黎哥特－維拉書局於1957年出版。
1957年６月，熊慶來返回北京，任中國科學院數學研究所研究員，以後並擔任函數論研究室主任，所務委員會委員，所學術委員會委員。他仍然孜孜不倦地從事研究工作，在《中國科學》、《數學學報》、《科學記錄》等期刊上又相繼發表論文20餘篇。同時，他招收研究生，指導青年學者，倡導與參加學術交流活動，從1961年至1964年每年出席全國或北京的函數論會議並作學術演講。在這期間，他還在家中主持北京地區的函數論討論班，每兩周一次。
1959年，熊慶來以無黨派民主人士的身份被推舉為第３屆全國政治協商會議委員。1964年底繼續擔任第４屆全國政治協商會議委員，並於次年１月任常務委員。“文化大革命”中受到衝擊，於1969年２月３日逝世於北京。1978年４月，中國科學院為其平反昭雪，舉行了骨灰安放儀式。
——傳世佳言——
僅念祖國危亡，雲南尤殆，要勵誌向學，勿浪擲分寸光陰，務以造就有用之學，回來報效祖國。