1935年陈宗器回物理研究所后，在1936年3月至6月参加了东南沿海的地磁测量，共测量广州、汕头、厦门、福州、温州、宁波、普陀、吴淞等14个点。

    1936年陈宗器赴德国留学，入柏林大学自然科学院专攻“地球物理学”，并在波茨坦(Potsdam)地球物理研究所著名的地磁学家巴特尔士(Bartels)指导下进行地磁研究工作。1939年陈宗器对德国发动世界大战不满，毅然离德赴英国伦敦帝国学院研究部从事物理探矿研究工作。

    1940年回国，被任命为物理研究所副研究员，1941年主持筹建广西桂林雁山地磁台，并率队赴福建崇安观测1941年9月21日日全食，研究其对地磁场的影响，共得到86张磁照图。雁山地磁台正式观测记录1年后，由于日本入侵广西，被迫迁往重庆北碚。1944年陈宗器被任命为研究员兼地磁台主任，负责在北碚选择所址、购地、建房，使物理研究所能开展正常研究工作。1946年又对北碚地区进行了详细的地磁测量。

    中华人民共和国建立前夕，陈宗器组织和领导了建立永久性和临时性地磁台共5个，进行了地磁测量14个省市与地区，共有120个测点。

    中华人民共和国建立后，陈宗器除被任命为华东办事处秘书处长外，还任中国科学院地球物理研究所副所长、南京办事处主任，还积极配合上海市军管会接管有关单位，1950年12月兼任上海市军管会徐家汇及余山天文台气象台管理委员会主任委员。从此帝国主义经管的机构归人民所有，并决定由紫金山天文台和地球物理研究所共同管理，他被任命为中国科学院天地上海联合工作委员会主任。

    他除担任中国科学院院里繁重的工作外，还担任着地球物理研究所副所长兼地磁研究室的主任工作。由于解放前从事地磁研究工作的人员极少，只有几位老先生，陈宗器就调来了一些学物理和学测量的毕业生来充实地磁研究室，让他们一面学习，一面工作，还派人员出国进修。

    原来只有一个上海余山地磁台，远不能满足地磁研究工作的需要，他亲自组织筹建北京(白家疃)、广州、兰州、拉萨、武汉等地磁台。他为了国民经济和国防建设的急需，亲自组织有关人员编制中国地磁图(1950.0)和组织人员配合军委测绘局在国内开展野外地磁测量。为了进行相关科学的研究，陈宗器主持筹建余山和廊坊两个电离层观测站，并接收原属原子能研究所的宇宙线观测项目，在北京白家疃建立宇宙线观测站。这样使得地磁研究室成为包括基本磁场、变化磁场、古地磁、电离层、宇宙线等诸多学科，并成立一批有骨干研究力量的研究室。

    1947年中国地球物理学会成立，陈宗器一直担任学会领导(秘书长)。1956年率中国代表团赴莫斯科参加国际地球物理年东欧筹备委员会，之后又去西班牙巴塞罗那参加国际地球物理年筹备会议。出国期间，他广泛接触同行学者和参观了有关的学术机构，结交了许多朋友，吸收了他们的好经验。回国后，陈宗器担任国际地球物理年中国委员会的学术秘书，花了不少精力主持这项工作。后因国际地球物理年特别委员会制造“两个中国”的阴谋，因而于1957年6月中国严正申明退出此组织，但仍按原制定的计划进行多学科的观测与研究。