1948年，程开甲获得爱丁堡大学的博士学位，由玻恩推荐，任英国皇家化学工业研究所研究员。从秀州中学到浙江大学，再到爱丁堡大学，程开甲一直沉浸在开明开放、中西融合的教育环境中，在名师名校的教育熏陶下，夯实了他日后成为一名科学大家的深厚底蕴。
         十年教授，开拓前沿
        1950年，沐浴着新中国旭日东升的阳光和对海外学子的强烈召唤，程开甲谢绝了玻恩的挽留，回到了阔别已久的祖国，开启了他实现科学报国之志的人生旅途。
回国前的一天晚上，玻恩和他长谈了一次，知道他决心已定，便叮嘱他：中国现在很苦，到了埃及，自己多买些吃的带回去。他感激导师的关心，但在他的行李里，什么吃的也没有，全是他购买的建设新中国急需的固体物理、金属物理方面的书籍和资料。
         回国后，程开甲先在母校浙江大学任教，担任物理系副教授。1952年院校调整，他从浙江大学调到南京大学。当时，中国学习苏联的建国经验，优先发展重工业。物理系确定开展金属物理研究和筹建专门化，任务交给了施士元和程开甲两人。
为了适应国家大搞经济建设的需要，程开甲主动把自己的研究重心由理论转向理论与应用相结 合。他放下架子，主动向青年教师学、向工人师傅学，还专门到中科院沈阳金属研究所向著名物理学家葛庭燧先生学习内耗理论与实验。
        1950~1960年间， 他先后发表了《内耗热力学研究》等10余篇内耗研究论文，开创了国内系统的热力学内耗理论研究。他提出了普适线型内耗理论，对内耗研究具有普遍指导意义。 他与同事共同研究了二元代位合金体系、面心立方金属间隙原子的内耗理论。同时，对tomas-Fermi统计、正则系综分布函数、弛豫过程普遍理论、辐射 理论、布朗运动、电子集体振动、极化子、细晶粒再结晶等进行了理论研究，出版了我国第一部《固体物理学》教科书。
        1952年，程开甲提出了入党申请。1956年7月，南京大学党委贯彻落实党的知识分子政策，批准了他的入党要求，成为南京大学的第一个“高知”党员。
        1956年3月，程开甲作为国内固体物理和金属物理方面的专家，参与了国家 “十二年科学规划”的研究制定；10月，他又作为中国高等教育代表团成员之一，参与高教部组织的赴苏考察。
        1958年至1960年，程开甲根据组织的安排，再次和施士元教授一起创建南京大学核物理 专业。同时，参与江苏省原子能研究所的筹建。他们自己动手，研制成功了一台双聚焦β谱仪，测得了元素的衰变曲线，这是南京大学第一台核物理实验仪器。不 久，他们又完成南京大学第一台直线加速器，为南京大学核物理发展打下了基础。
        扎根戈壁，隐身为国
        1960年，一纸命令将程开甲调入北京，加入到我国核武器研究的队伍。从此，他隐姓埋名，在学术界销声匿迹二十多年。