１９４６年，远东国际军事法庭在日本东京成立，负责审判日本法西斯战犯。由于庭审遵循英美法系的原则，律师作用很大，证据的采用也要求缜密且严格。对于策划“九·一八”事变的板垣征四郎和日本在华特务头子土肥原贤二，由于中方代表团并没有掌握很确凿和具体的证据，对他们的公诉一度陷于很被动的局面。

    开庭１０个月后，倪征日奥受国民政府征召，担任中国检查组首席顾问，随即展开了调查取证工作。他先到北平找到了被日本人毒死的吴佩孚的遗孀，然后又进入日本前陆军省档案库，从浩瀚的文件中找到了很多有力的罪证，在庭审上让板垣和土肥原无言以对，成功地将他们送上了绞刑架。

    １９４８年末东京审判结束后，倪征日奥随即回国。倪征日奥的女儿倪乃先回忆说，国民政府先后请父亲担任司法行政部次长、上海高院检察长和全国最高检察长，但都被他婉言谢绝。与出任高官相比，他更希望从事学术研究。于是倪征日奥回到了他的母校上海东吴大学法学院任教。此时，国民党军队节节败退，他放弃了去台湾任高官的机会，留居上海。

    １９５６年，在周恩来总理的安排下，倪征日奥来到外交部，担任法律顾问，直到１９８５年赴海牙任国际法院法官。在外交部任职期间，他还参与了联合国海洋法的编纂等工作。

    倪乃先说，父亲一生绝大部分时间都在从事法律研究，很少从事行政工作。从上世纪６０年代起就开始与倪征日奥共事的中国国际法学会名誉会长王厚立大使回忆说，倪老对求教者，无论年龄大小、职位高低，都热情耐心、和蔼可亲。尽管他学贯中外、博学多才，却很勤奋谦逊。

    倪乃先自豪地回忆说，父亲曾经开创了两个“中国第一”。１９４３年中美《望厦条约》签订１００周年时，作为中国盟国的美国宣布废除根据该条约获得的在中国的领事裁判权。随后，英国等国也仿效了美国的做法。这意味着中国收回了司法主权。当时倪征日奥担任重庆地方法院院长，审理了一个涉及一位美国商人的案子。这是第一个由中国独立审判的涉外案件。

    从１９７２年初参与联合国海洋法的编纂开始，倪征日奥就一直为让中国早日回归国际法院而努力，并最终获得成功。１９８４年１１月，第３８届联合国大会和安理会同时选举国际法院法官，倪征日奥高票当选，成为第一位中国籍的国际法院法官。