1956年，汤用彤（右）给汤一介（中）讲授国学。

南开大学根据国际国内著名大学的办学经验，当时极为重视教师和学生的科学研究。学校成立了专门委员会，由校长和各科主任，经常邀请校外著名学者来校公开讲演。在哲学社会科学方面，如胡适、李大钊、马寅初、梁启超、范文澜、陶行知、贺麟等都曾先后来过南开。胡适的讲演有《新思潮主义》、《中国今日之思想界》。梁漱溟的讲演为《孔子的真面目》。汤用彤亦做过《气候与社会之影响》的讲演。由于他在学术上的造诣和成就，南开学生学术刊物《南开大学周刊》在20年代后期，特邀请他和范文澜、蒋廷敝、黄钰生等人担任顾问。

1927年5月，汤用彤离开南开大学赴南京，任中央大学哲学系教授、系主任。离校前，南开师生为他举行欢送会，—一惜别。1930年夏，又至北京大学哲学系任教。在北大除讲授中国佛教史、印度哲学史、魏晋玄学等课程外，主要致力中国佛教史讲义的修改、补充。自1933年始，花了近4年的时间，才完成了《汉魏两晋南北朝佛教史》的定稿。

1937年芦沟桥事变发生，抗战爆发，北大南迁。同年10月，汤用彤与钱穆、贺麟一行3人经天津，乘船南下直抵香港。然后转程北上广州、长沙。最后到达设在南岳圣经书院的文学院。于南岳将《汉魏两晋南北朝佛教史》最后定稿付梓，1938年元旦由商务印书馆在长沙印行。同年，学校决定转赴昆明，从此，汤用彤开始了西南联大8个年头的艰辛岁月。汤用彤先任联大哲学系主任，后又任文学院院长。在抗战期间，又同南开师生在一起，对南开大学哲学系的建设做出了不可磨灭的贡献。西南联大精英荟萃，人材济济，但教授们却人不敷出，生活非常艰苦。此时汤用彤岁数并不大，头发却已近全白。在贫困中含辛茹苦的他，忍受着失长子一雄、爱女一平的巨大创伤，以民族文化的继承、弘扬为使命，教学、著述从未间断。他对同学教诲不倦，面无忧容，从不戚戚于贫贱，也不汲汲于富贵，既有着超脱玄远的境界，也时刻关心国事，对当时的贪官污吏，发国难财者深恶痛绝。在一次哲学系的大会上，他和金岳霖先生大骂以学问为进身阶梯的文人。他为人诚恳和蔼，“蔼然仁者，即之也温”。

汤用彤既有家学渊源和国学根底，又对西方哲学和印度哲学做过深入的探讨，其教学和研究均能“熔铸古今，会通中西”。1922年他曾在《学衡》杂志著文《评近人文化之研究》，有针对地批评了当时三种不良倾向：第一种是“诽薄国学者”，第二种是“输人欧化者”，第三种是“主张保守旧文化者”。他积极参与《学衡》杂志及其思潮，并与柳治微、王国维、梅光迪等组成《学衡》的固定学人作者，把《学衡》的座右铭“昌明国粹，融化新知”贯穿于毕生的学术探索和实践。他先后开设的课程有魏晋玄学、中国佛教史、印度哲学史以及欧洲大陆理性主义和英国经验主义等，足见他会通中、西、印的特点。

1947年汤用彤休假赴美国加州柏克莱大学讲中国佛教史一年，次年婉拒哥伦比亚大学讲学之邀，决定回国。1949年1月北京解放，汤用彤任北京大学校务委员会主席。这一年，周恩来曾来北大了民堂与他及北大诸教授座谈，总理的气度与学识让他深感敬佩。1951年后汤用彤任北大副校长，1953年中国科学院成立，兼任历史考古委员会委员。1956年哲学社会科学学部成立，又任学部委员，并任《哲学研究》、《历史研究》杂志编委。同时任第一届全国政协委员，第三届常委，第一、二、三届全国人大代表。

汤用彤自1954年患脑溢血，长期卧床。但稍能所及，仍谆谆教导于后学，在学术上耕耘不辍。其间，1961年撰写《何谓“俗讲”》一文，谓“僧讲”与“俗讲”在其听讲对象各为僧俗所不同，俗人不得听“僧讲”，出家者不得听“俗讲”，“违者当受官责”。1962年《论中国佛教无“十宗”》一文，谓“十宗”之说是把某种学派之称为“宗”和某种教派之称为“宗”混同为一。由于考证精详，纠正了国内外学人长期所执之谬误，一时间脍炙人口。

1963年5月1日晚，汤用彤上天安门城楼观赏焰火，由周恩来总理导见毛泽东主席。“毛询问公之身体状况，嘱公写短文，并言其阅读过公所撰全部文章。”1964年5月1日汤用彤病逝。1993年8月，海内外近百名学者在北京隆重纪念汤用彤先生诞辰百周年学术座谈会，并筹资设立汤用彤学术基金，奖励研究佛教、魏晋玄学和汤用彤学术思想卓有建树的青年学者。