揚名世界
1945年冬，第二次世界大戰剛剛結束，盧嘉錫意識到，列強休養生息後可能會再次卷起瓜分中國的狂潮，於是帶著“科學救國”的熱忱，迫不及待地回到了中國，準備用自己掌握的科學技術為抗戰後浴火重生的中國發展建設，提供自己的力量。但讓他失望的是，抗戰後的中國很快又陷入內戰之中。意識到國民黨政權的專製與腐敗後，盧嘉錫對國民黨政權徹底失望。
回中國前夕，盧嘉錫最初想在中國國內研究結構化學，希望開辟出結構化學新紀元。可惜，當時的中國內戰戰火紛飛，加上中國科研技術水平和學術落後，這一想法很難落實。於是盧嘉錫放棄了自己的計劃，將所有的希望寄托於教育事業中，以教書育人為己任，以改變中國當時科學教育水平落後的現狀。
他先是受聘於廈門大學，任廈門大學化學係教授兼係主任，後來又兩度受到浙江大學竺可楨校長、理學院胡剛複院長的聘請，到兩所學校講授化學、物理的課程。盧嘉錫本就是一位才華橫溢、工作勤奮而教學又嚴謹的人，他上課從不死板，將課上得生動有趣，他對化學見解獨到，在黑板上板書時，粉筆字寫得格外工整清晰，受到學生們的一致好評，成為當時廈門大學最受學生們歡迎的教授之一。他講的課或者開設的講壇，每每都是座無虛席。
1949年，新中國成立。1950年之後，盧嘉錫先後曆任廈門大學學院院長、副教務長、研究部副部長。在盧嘉錫的努力推動下，因為化學教學成績突出，使得廈門大學躋身中國重點大學的行列。1955年，盧嘉錫被選為中國科學院化學部部長，同年，被高等教育部聘為教授。建國初年，中國缺乏高端人才，盧嘉錫是當時全中國最年輕的學部委員和一級教授之一。1956年，盧嘉錫加入了中國共產黨，兩年後，根據黨組織的決定，到福建籌建福州大學和中國科學院福建分院，並在後來擔任該校校長。
創辦福建物質結構研究所的同時，盧嘉錫還組織和領導了關於金屬絡合物和一些簇合物、硫氮係原子簇化合物等方麵的研究，並且取得了傲人的成功，令世界矚目。七十年代之後，盧嘉錫組織和領導了我國化學模擬生物固氮研究，同樣取得了重要的理論成果，並以這些成就為契機，進一步發展了我國原子簇化學。
1972年，盧嘉錫著手進行恢複福建物質結構研究所的科研隊伍和科研設備，親自指導這個研究所的有關結構化學、晶體材料、催化金屬腐蝕和防護等科學領域的研究工作，使該研究所在短時間內成為一所具有鮮明特色的研究所，並在原子簇化學和新技術晶體材料方麵取得了舉世矚目的成就。
1978年，盧嘉錫基於自己對國際化學前沿領域向前發展上的敏銳洞察力，和自己在從事化學模擬生物固氮研究所取得的研究成果，以及研究過程中取得的研究經驗，再綜合了自己早期在硫氮原子簇化合物方麵實踐經驗，盧嘉錫開始極力地倡導過渡金屬元素的化合物研究，並在這一個研究方向上展開了深入、係統的研究工作。最終，盧嘉錫的科研小組，在合成了象征兩百多種新型醋合物的基礎上，發現了原子簇化學的兩個重要規律，也就是所謂的“活性元件組裝”、“類芳香性”，這個發現在國際原子簇化學上引起了重大轟動，對國際原子簇化學的發展進步產生了重大的影響。