獲得博士學位後，童第周回到了祖國，這時候的中國，國難當頭，烽火連天，民不聊生，荒災四起，沒人重視科學技術，也無人來支持科學實驗。就在這種極為困難的條件下，童第周繼續進行著他的生物科學研究。抗日戰爭爆發後，童第周隨學校到處搬遷，最後來到了四川的一個小鎮上。
戰爭年代，在一個物質條件非常差的鄉村小鎮上，要想開展一些科學研究，其程度之艱難是今天坐在課堂裏的學生無法想象的。小鎮上的人從來就不知道電是什麼東西。沒有電，自然也沒有燈，屋子裏漆黑一團，怎麼開展科學實驗呢？童第周對他的同事和學生說：“沒有電燈，我們可到室外院子裏去工作，借助自然光仍然可以在顯微鏡下觀察和實驗。”
就在這樣的條件和環境中，科學家們開始了他們的研究。此時，童第周的主要工作是在顯微鏡下切割和剝除卵子，這大多在冬季和早春進行。寒風颼颼，在室外做這麼精細的操作，又沒有太大的活動量，常常會凍得手指僵直，全身發抖。實在吃不消了，停下來，跺跺腳，轉個圈，或者去屋子裏暖暖身子後，再做實驗。到了陰雨天，不能在室外工作了，隻好回到屋裏，室內暗得無法工作，就點上煤油汽燈。童第周教授和他的學生圍著燈，繼續實驗。屋子小，人又多，擠在一起，強光刺眼，高溫烤人。在室外，這些科學家快凍成了“冰人”，到了室內，一個個又差一點烤成了“火人”。沒有電，沒有燈，房子小，湊合著幹。實驗儀器和材料缺乏，想辦法找替代物；沒有培養胚胎需要的玻璃器皿，用粗陶瓷酒杯替代；自己做一根拉得極細的玻璃絲，就是顯微解剖器；實驗蛙全部采自小鎮周圍的鄉村田野。
教課和實驗的空餘之時，童第周和他的同事、學生常常拎著瓶子，到野外收集生物標本。這是大家最輕鬆的時候，小路彎彎，溪水淙淙，綠樹婆娑。藍天上的白雲，溫柔如絮，悠悠遠去。此時此刻，坐在小河邊石板上的童第周不由的想起在布拉賽教授手下工作的日子：歐洲古老的紅磚校舍，無邊的茵茵綠草，資料豐富的圖書館，一塵不染的研究室，明亮的燈光，潔淨的器皿，多麼使人神往的工作環境啊。感慨之餘，童第周說：“既然義無反顧地回到了祖國，回到了這個戰火紛飛、滿目瘡痍的祖國，我就要堅持研究，堅持實驗，不管條件有多艱苦，困難有多大，我一定要做出點什麼來。”這幾年中，就是在這種信念支持下，雖然條件極端困難，童第周和他的同事們完成了金魚卵子發育能力、蛙胚纖電運動機理分析等一係列研究。根據這個研究成果寫成的論文發表後在國際上引起了同行們的很大反響。
建國前夕，童第周正在國外講學，當他聽到新中國快要成立的消息時，克製不住內心的喜悅，急著要回到祖國，他對勸他留下來的朋友說：“我是一定要回去的。因為我是中國人，我的最大願望就是讓祖國盡快富強起來。我在國外掌握的科學新知識，必須為中國服務。現在中國有希望了，我得趕緊回去。”就在祖國解放的隆隆炮聲中，童第周又一次回到了祖國。