1951年，“思想改造”和政治运动接踵而来，张宗燧受父亲张东荪的株连，遂成北大批判的重点。他不明白在美国发表学术论文是“不爱国”的道理，因此不断地检讨，却又不能过关;许多不实之辞，更刺伤了他的自尊心，造成极大的精神痛苦，不久他与傅素冉女士离异。1952年，宗燧被排挤到北京师范大学。在师大四年工作期间，宗燧教授理论力学、热力学、统计物理;量子力学等主要课程，在《物理学报》、《数学学报》和《北京师范大学学报》上发表论文九篇，为提高该校理论物理的教学和研究水平，作出了贡献。

    时值“反美亲苏”的政治时代，苏联专家来北师大举办理论物理进修班，校方安排张宗燧去做教辅答疑工作。张宗燧却向校方坦言，他一人即可承担全部进修课程，毋须烦劳苏联专家;校方大为震怒，不以中国有自信人才而高兴，反以“自高自大”的帽子予以打杀。幸好苏联专家早知宗燧学术水准，而对宗燧敬重有加，不仅转荐宗燧开设较深的选修课程，并且让他指导学员的结业论文，两人竟精诚合作，相得益彰。

    其间，又有波兰著名理论物理学家英菲尔德来访，要见张宗燧。当英菲尔德听说宗燧在师范大学任教，大呼浪费人才。一九五六年底，在“向科学进军”口号的造势下，华罗庚建议调宗燧入中国科学院数学研究所任一级研究员，兼理论物理研究室主任。一九五七年，宗燧就任中国科学院数理化学部委员，第四届全国政协委员。到数学所后，宗燧为有了安定的研究环境，而十分高兴，并与包坤铎女士结婚，育有次子张敏。

    在数学所工作期间，宗燧对“微扰展开的解析性和色散关系”等课题，着重力进行研究，前后发表论文二十余篇。又与胡宁、朱洪元先生举办的量子场论讨论班，培养了一批中国自己的粒子物理理论人才。宗燧求才若渴，中国场论学科的带头人戴元本、候伯宇、朱重远，都是他当年选拔的研究生。

    在1966年开始的“文化大革命”中，张宗燧受到了极不公正的对待。1962年，尼·玻尔的儿子，著名理论核物理学家阿·玻尔(A.Bohr)来华讲学。张宗燧在哥本哈根时，阿·玻尔还在上中学，两人年岁相近，私交甚好。阿·玻尔见到宗燧时，随便问起了中国是否实行配给棉布的布票制度。张宗燧从不过问家务，不知道天下有布票，于是随口答道没有那回事。回家之后，他从妻子那里知道实情，却为自己说了不实的话而痛苦，第二天又去宾馆向阿·玻尔做了更正。如此微不足道的小事情，竟是“里通外国”的大罪行。

    张宗燧本是一个为学严谨的完美主义者，常说复杂的物质世界，能为理论物理的数学方程表述，无比美妙;从事研究是人生的最大享受，也是他生命的支撑点。因此当获知多年积累的研究笔记，被抄家抄走而遗失时，伤心欲绝，从此无以入眠，身体逐渐衰弱。而无休止的斗争折磨，更使他无以忍耐。一个极为自信的学者，竟堕入极度的失望之中，于是服用过量安眠药自尽，结束了辉煌而又委屈的一生。

    张宗燧毕生以国际一流水平鞭策自己，却很少言及治学的经验。他反对急功近利，惟以为心态平和，才能有所创见。他天赋甚高，却又深信熟能生巧，因此毕生勤奋有加，事事精益求精，遗有论文五十余篇和专著两册。张宗燧率真坦荡，既有科学的直觉，便无法苟且政治之歪曲。他有强烈的民族自尊心，与西方的和苏联的学者，皆能相处，亦能较量。他在失望中过早离绝人世，但他的学识和成就，正直与冤屈，都将永远留在人们心中。