在回国后的十年中，为搜集我国第一手真菌资料，他手提竹篮，攀山入林，一样一样地采集，逐一鉴定，定名分类。他先后研究鉴定的真菌种类达一两千种，分隶于数个属，其中首次发现的新属5个，新种121个，为世界真菌资源宝库增添了新标本，在世界真菌学史上为我国的真菌科学谱写了重要的第一章，向世界宣告了中国有自己的真菌科学。在世界著名真菌分类学家考尔夫教授总结的康奈尔大学120年来作出突出贡献的41位真菌学家中，他是唯一的东方人。

抗战开始不久，为了使自己的研究与国计民生关系更为直接，邓叔群转向了林业研究。他带领助手深入云南、西康、四川一带，勘察森林资源状况。他们冒风雨，顶烈日日，忍饥寒，摸清了该地区森林资源的组成、分布、蓄积量及病虫害等情况，给制了中国的早期林型图，并提出了合理经营、开发和管理原始森林的研究报告，为大后方建设提供了必要的参考。其中森林的材积估算、轮伐期、更新方法、造林方针等，至今仍有参考价值。

后来，邓叔群拒绝就任农林部副部长，而在甘肃省建设厅厅长张心一的支持下，举家奔赴甘肃，开始黄河上游水土保持的研究。经过几年艰苦奋斗，成功创办洮河林场及三个分场，建立了一整套保证森林更新、营造量大于采伐量的制度，创建了以科学的方法经营和管理森林的新模式。邓叔群认为，水利和林、牧之间具有密切关系，要根治黄河水患，就必须三者并重。为保持黄河上游水土、减轻下游灾害：他提出了森林生态平衡理论。

1948年，邓叔群当选为中央研究院院士。随后，中央研究院要求全体高级研究人员迁往台湾或去美国。他不仅自己明确表示决不离开，还动员其他同宁共同抵制。他对家人说：“别忘了自己是中国人，要为民族富强而奋斗终生，我决不跟腐败的国民党去台湾，也不去美国。”其实在他内心深处，对共产党抱有希望和向往，愿与民族同甘苦，共命运。后来，他早年的学生沈其益受东北解放区领导委托，特地到上海邀请他去东北筹办农学院，他欣然接受邀请，并在半年的时间内，带病编写出一整套农林大学的教材钢要。作为沈阳农学院创建总指挥，他辛勤工作，调度有方，快速、高效地完成了建设设务。

邓叔群生活俭朴，不图物质