四年的留学，将盛彤笙打造成一个精通英、德、拉丁三种语言，取得了医学、兽医学两个博士学位的饱学之士。以他的才学，完全可以在任何一个欧洲国家找到一份条件优越、待遇优厚的工作，去实现人生价值。但此时正是积贫积弱的祖国处在日本侵略者的铁蹄之下，烽烟和战火笼罩着半个中国，当时的上海、南京、武汉已经沦陷。“遍地哀鸿满城血，无非一念救苍生。”报效祖国的一腔热血，使他有一种常人难以理解的使命感和责任感，义无反顾地踏上了归程。四年来，他目睹了欧洲各国与中国之间在科技文明和人民体质上的明显差异，深受触动，特别是“东亚病夫”这四个字深深刺痛着他的心，他虽未赶上“五四”运动，但“五四”运动所倡导的“民主与科学”的精神却是他心向往之的。特别是欧洲的“游学”考察，对民主与科学的向往更加热切，对中国现今的落后封闭更有切肤之痛。他坚信只有强健的民族，发达的科学技术，才能使中国摆脱长期落后，被列强欺凌的处境，因而普及科技教育，改善食物结构以提高人民体质成为当务之急。他决心与战火熊熊的祖国同呼吸，共命运，走教育、科学救国之路，兴办学校，培养英才，造福民族。
1938年，盛彤笙和日后成为我国著名科学家的赵九章、张毅等人从马赛同船来到香港，又从香港转道跋涉回到江西永新农村，与阔别四载的家人团聚。父母见到爱子学成归来，悲喜交集，激动不已，相拥而泣。
盛彤笙刚踏上国土，远在陕西武功的西北农学院院长辛树帜就反复来电来函，邀请他“来校任教”。由于他是通过江西省考试选派出国留学的，为了兑现出国前的承诺，他应聘来到江西省立兽医专科学校，以教授的身份，开始了传道、授业、解惑的人生之旅。何况他多年求学在外，远离父母，现在回到老家，也想在二老身边晨昏侍奉，尽孝子之责。该校为我国兽医学家、教育家王沚川所创办，基础为1935年举办的防疫人员训练班，后扩充为兽医人员养成所，学制为一年制和两年制的专修科，1937年经国民政府教育部批准，将“养成所”发展成为兽医专科学校，王沚川任校长。他广揽贤才，聘请名师，盛彤笙就是在学校初创之时来到这里的。他协助王沚川校长在战乱频仍的艰难情况下收集、采购设备，办起实验室和家畜病院。谁知仅一学期，日寇大举南侵，逼近南昌，学校被迫停课搬迁，他的父母亦不得不随中正医学院迁往贵州、云南，后终因病重辞职回到永新。在江西仅一学期之后，盛彤笙也辗转经衡阳、桂林、贵阳、重庆，于1939年春到达陕西省武功，担任西北农学院教授兼畜牧兽医系主任。而此前他所执教的江西兽医专科学校在度过了一段颠沛流离的岁月之后，成长壮大，在1952年全国高校院系调整中，与南昌大学兽医系同时并入江西农学院。
“分工细则其学也专，精而密则其交融也和”，这是盛彤笙对科学发展的认识，人类社会就是这样一步步不断前进的。基于这种理念，到西北农学院后不久，他开始了“谋求对畜牧兽医教育之改进”。当时全国的农学院大多只有畜牧兽医系一个专业，西农亦是如此。他提出系内分之为畜牧、兽医两个专业，各自独立，让它们有自由发展的机会。他的提议得到教师们的一致赞同，在辛树帜的支持下，西农的畜牧兽医系一分为二，他负责兽医专业，畜牧学家路葆清负责畜牧专业，两个人都全力以赴投入到专业建设中去，从课程设置、教材编写、实验室组建、教学安排等方面作了改进重整，一时间干得顺风顺水。盛彤笙当年所分的两个专业一直延续到新中国成立后。据西北农学院兽医系王建辰教授回忆：“我们学校的畜牧系和兽医系就是在这个基础上成立的，也可以说，西农的兽医专业就是盛先生来后创建的，这是他在西农的最好德政。”
在西北农学院，盛彤笙得以结缘辛树帜，以后他们之间还有过多次亲密的合作。辛树帜，湖南醴陵人，1915年考入武昌高等师范学校生物系，毕业后留学德国，在柏林大学攻读生物学。回国后曾任中山大学、中央大学教授、国立编译馆馆长，以后又到陕西、兰州等地办学，把自己一辈子的心血都放在西北的教育事业上，是一位了不起的教育家。他胸怀宽阔，唯才是举。当年西农有一个教师，因为在德国攻读博士时，解决了椿树不能在德国繁殖的问题，大家称之为“椿树博士”，倒把他的真名实姓给忘了。他上课前先骂国民党腐败，再骂辛树帜是国民党的“党棍”，连辛树帜聘他为教授的聘书都不接。后来他不愿意再待下去，准备坐火车离开西农，辛树帜得知后急忙追到火车站，见面后“椿树博士”还是骂，他一直笑脸相陪好言相劝，最后硬是将那个博士留了下来，这件事在西农一直传为美谈。辛树帜对办学的支持和礼贤下士的气度，也对盛彤笙今后的为政、用人方面产生了很大影响。
在西北农学院，盛彤笙同时也见识了社会的复杂性，遇到更多的还是不顺心的事。由于国民政府教育部易人，国民党CC派头子陈立夫在朱家骅离任后继任教育部长，他在西北农学院挑起了一场驱逐辛树帜的风潮，意在安插其亲信周伯敏任院长。盛彤笙因为自己的聘用和激于对中统特务的义愤，在风潮中自然站在辛树帜这一边。风潮持续了一年多，最后以辛树帜被教育部免职、周伯敏任院长而告结束。
盛彤笙当年的学生、地下党员买永彬曾经在1978年落实政策时提供过一个证明，从中可以了解这一风潮的简单情形：
“周伯敏是国民党中统特务CC派在西北的大爪牙，在学生中大力发展CC派，镇压进步同学，致使许多学生被捕入狱。他不懂教育，不学无术，不尊重教师，把学校搞得很糟糕，迫使许多著名教授离开西农。我得知盛彤笙先生在德国参加过反帝大同盟，是党的外围组织，在反对周伯敏的斗争中，我同盛先生有紧密的联系，经常和他商量对策。他给我们出了不少好主意，并利用其地位保护进步学生，搞得周十分头疼。”
买永彬是当年反对周伯敏斗争中的学生领袖之一，在周伯敏当上院长后于1941年被捕入狱。盛彤笙在兰州创建国立兽医学院时，他1947年应邀来院任教，1955年赴苏联莫斯科兽医学院进修，后任甘肃农业大学兽医系党总支书记、副教授，20世纪70年代调任农业部农业生物研究室主任、农业部环境保护科研监测所所长、研究员。
在辛树帜离开西北农学院后，盛彤笙就置身于孤身奋斗的险恶境地。
该校农田水利系主任沙玉清，系国民党蓝衣社成员，曾与盛彤笙同期在德国留学。有时他们几个同学在柏林周末聚会，一起叙叙乡情，说说国内情况。盛彤笙当时发现这几个人的言论，都是“一个政府、一个主义、一个领袖”和“攘外必先安内”那一套，知道他们是蓝衣社的，也就是带有特务性质的派系组织“复兴社”的，很少同他们辩论，以避免暴露自己的观点。有一天，沙玉清忽然提出要介绍他加入蓝衣社，被他婉言拒绝。沙以后了解到盛彤笙是反帝大同盟盟员，大为懊恼，因而怀恨在心。想不到“冤家路窄”，以后他们二人又同在西北农学院聚首，于是沙玉清到处散布盛彤笙是“赤色分子”“共党尾巴”的流言。西北农学院所在的武功地处关中平原，是进步青年进入陕甘宁边区的中转站之一，学校里中共地下党活动频繁，在组织抗日救亡宣传、领导学生民主运动中，始终起着核心作用。自然，这里的国民党特务也很多，“中统”“军统”都密切注视学校里的一举一动，进步学生被秘密逮捕者时有耳闻，这些流言对他极端不利，特别是CC派的周伯敏掌权后，处处对他排挤打压，他被迫于1941年春辞职。由于他学识渊博、教学严格，在学生中享有很高的声望，特别是利用其地位保护学生而深受爱戴，在离开西北农学院时，师生含泪相送，场面十分感人。学生代表王武亭、买永彬等还追到西安竭力挽留，经说明真情后才作罢。
以后的事态发展证明盛彤笙的判断是完全正确的。他离开西北农学院前往成都途中，乘船辗转到了重庆，用假名在一个小旅馆住了下来，谁知第二天一早，便有两个陌生人找上门问：“你是盛彤笙吗？我们老板找你去！”于是，就被那两个人带上车，七拐八弯到一个地方，进去后才发现找他的人正是军统特务头子戴笠。原来他在西农反对周伯敏的行动都在特务机关的掌控之中，而且他的行踪一直有人暗中监视。戴笠当时对盛彤笙严加斥责，并警告说：“你今后好好教你的书，如再不安分守己，就对你不客气了！”
在陕西的这两年，是盛彤笙心情郁闷和愤懑的时期。所处的环境十分险恶，周围敌特遍布，稍有不慎，就有可能遭到逮捕。如遇不测，别的不说，仅就他四个幼弱的弟妹和宿疾缠身的双亲，都有赖他微薄的薪金来维持生活，工作一旦丢失，就意味着全家的灾难。所以，他在学校一举一动，不得不谨慎小心。国民党为了控制学校，对高级知识分子实施怀柔政策，让他们集体加入国民党，发的党证编号为“特”字号，即“特别党员”。党证上“介绍人”一栏填的都是“张继”“戴季陶”二人的名字，他们都是国民党的元老重臣，谁也没有和他们见过面，但管你同意不同意，知情不知情，事情就这样搞定了，盛彤笙也成为一名国民党党员，这使他亲身体察到旧社会政治的黑暗和旧知识分子阵容的复杂，也使他今后在处事上更为谨慎。解放后，盛彤笙总觉得这是自己历史上的一个污点，在历次运动中受到审查和追问，总是难以过关，给他带来了数不清的烦恼。他后来回顾为什么解放后没有加入中国共产党，影响了自己的进步，在西北农学院的这一经历，不能不算是原因之一。