1956年2月，回到中国后先到故乡广州，之后应恩师杨石先的邀请往南开大学任教，并从事有机化学、农药化学和离子交换树脂的研究工作。并从事有机化学、农药化学和离子交换树脂的研究工作。他仅用2年时间，即成功合成出当时世界上已有的全部离子交换树脂主要品种。

1958年，他建立了高分子教研室，主持该项目教研工作，并在国家和领导支持下，主持建立了南开大学高分子学科（为我国第一个高分子化学教研机构）。同年，他成功合成出“苯乙烯型强碱201树脂”，又以之成功从贫铀矿中提取出达光谱纯度的浓缩核燃料“铀—235”。为我国原子能国防事业立下了汗马功劳，为此，国家二机部特资助了南开大学400万元，在他主持下建成了我国第一座专门生产离子交换树脂的南开大学化工厂，该厂产品专供国防建设对核燃料铀的急需。开创了我国自行研发的离子交换树脂工业。

1958年8月13日，毛主席来到南开大学视察了何炳林指导建立的离子交换树脂车间。1958-1959年，周总理先后两次亲临他的实验室了解离子交换树脂生产情况，并曾与他亲切交谈近一个小时，详细听取了他的介绍，对他的开拓奉献精神和取得的杰出成就给予了高度赞扬。主席和总理共三次莅临考察何炳林的发明创造，是因为离子交换树脂直接关系着中国第一颗原子弹试爆的时间表安排。领袖的关注，使何炳林的研发及生产进程更加稳步推进。

1959年，被评为天津市劳动模范。

1964年，被选为第三届全国人民代表大会代表。

1966年，“文化大革命”开始之后，何炳林的教学、科研工作停顿下来，被下放工厂协助指导工作。

1978年，当选为第五届全国人民代表大会代表。

1979年4月，加入中国共产党。

1980年，当选为中国科学院化学部委员、常委、化学部副主任，同年被评为全国劳模、天津市特等劳模。

1981年，兼任筹建中的分子生物学研究所副所长。同年被评为天津市特等劳模。

1984年，将原化学系高分子教研室分成两个教研室和两个研究所，何炳林任高分子研究所所长。

1985年，国家教委指定南开大学与天津大学支援新建的青岛大学，6月，省委、省政府分别发文 （鲁任[1985]34号、鲁任[1985]39号）任命何炳林兼任第一任青岛大学校长，并确定青岛大学实行校长负责制，何炳林主持全面工作。

1986年，将他1958年创建的南开大学化工厂并到高分子化学研究所，实行所办厂，促进了化工厂的生产和高分子化学研究所的教学、科研的发展。

1988年，国防科工委才授予他“献身国防科学技术事业”荣誉证章，表彰他为原子弹的成功研发所作出的贡献。

2000年，82岁的何炳林以“高选择性吸附分离功能高分子材料”研究，获得杜邦科技创新奖。

2006年，中国离子交换树脂行业诞生50周年，行业委员会特评出唯一一项终身成就奖授予何炳林。

2007年7月4日，因病医治无效在天津逝世，享年89岁。

主要从事高分子化学研究与教学。早期研究领域为离子交换树脂与吸附树脂的合成、结构与性能。1958年第二机械工业部支持创建了南开大学化工厂，先后研制出几十种离子交换树脂和吸附树脂，包括从矿里提取原子弹原料铀的交换树脂，为我国核技术的发展作出了贡献。1978年后研究工作扩展到生物高分子，如利用反应性高分子拆分D,L－氨基酸、酶的固定化、药物控制释放、血液净化等。近年又在高分子负载金属催化方面开展了研究，成功地应用于催化氢化和氢甲酰化等反应。

1978年，参加了在加拿大召开的由联合国教科文组织发起的“化学化工在工业中的作用”会议，他代表中国代表团发了言。通过与各方面的接触，促成了加拿大麦吉尔大学、多伦多大学与南开大学的友好合作关系。

1981年，去日本参加了中日高分子科学讨论会，在会上介绍了“中国离子交换树脂的发展”。

1982年，去美国参加国际纯粹化学与应用化学会议，恰巧一名瑞士人的论文题目与何炳林的报告题目（关于模拟酶的文章）相同，但在会上只让何炳林做了报告，说明了会议的组织者对中国的重视和对何炳林的尊重。

1983年，负责筹备和组织了在天津召开的第五届血液灌流与人工器官国际学术讨论会，并宣读了6篇学术论文，受到国内外与会者的好评。此后又去苏联、美国、日本等国参加学术会议，宣读论文，受到各国学者的重视。

1986年，赴苏联参加“血液灌流”会议，1987年，赴美国参加“生物材料”会议，1988年，赴日本参加“生物材料”会议。

何炳林除了经常被邀请出席国外组织的国际高分子科学学术讨论会外，他从80年代初到90年代中期，曾分别与北京大学冯新德院士、武汉大学卓仁禧院士等，多次在国内举办“高分子医用材料”等国际会议。因而，他于1996年获日本“高分子科学学会国际合作”奖；而美国麻省大学OttoVogel教授在《PolymerNews》（高分子新闻2000年）中，更刊载了他的简历及详细报导了他的研究工作成绩。

何炳林等.离子交换剂的制备及其性能测定Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ.化学学报，1958，24（1）：36-41.1958，24（4）：295-299.1959，25（6）：360-365。

何炳林等.离子交换剂的制备及其性能测定Ⅵ.高强度多孔性聚苯乙烯——二乙烯苯型弱碱性阴离子交换树脂.高分子通讯.1965，7（3）：185-192。

何炳林等.离子交换剂的制备及其性能测定Ⅳ.多孔性高强度树脂.原子能科学技术，1964，5：515。

1958年，何炳林创建了南开大学化学系高分子教研室以来，他一直亲临教学第一线，先后讲授五门课程，编写并不断地补充、修改《高分子化学》讲义。

1982年以后，何炳林专心致力于研究生的培养。到1992年为止，他为国家培养了94名研究生，其中有18名博士研究生和2名博士后。何炳林毕生致力于高分子学科的教育工作，培养了600余名本科生、100余名硕士生、60余名博士生、15名博士后，此外还有进修的大学教师。

考虑到科学的发展和国家的需要，何炳林在研究生的培养方向上历来注重理论联系实际，并延伸到联合生产实际，特别重视相关学科的交叉相互渗透，将研究生学习的课程与毕业论文的选题扩展到与高分子化学有关的生物医学工程和生物技术方面。他根据多年的教学经验，在文革刚结束时就提出了跨学科培养研究生的主张。他一直坚持招收一部分本学科以外的其它化学专业，和生物领域的生物化学、微生物，以及化学工程、医学医药、环境科学等优秀学生，让他们攻读高分子化学与物理学位，又组织有丰富教学经验的教授和有成就的年轻博士讲课，注重培养学生的创新能力和解决问题的实践技能，为国家培养了一批能够承担一些边缘科学技术工作的人才，以适应现代科技和国家建设对高级专业人才的渴求。

何炳林作为学术带头人，对科研人员在工作上的要求非常严格，而对他们的生活又特别关心。50年间，他指导科研人员并共同发表的科研论文已达880多篇，获得的奖励更多得难以统计，而每项奖金分配他都不超过其他主要研究人员。有的研究生在生活上遇到困难，他以自己分得的奖金给予他们补助。他的做法对周围的人是一个榜样，大家耳濡目染中都受到教育，渐而养成一种良好的风气，使高分子所成为一个团结向上的科研集体。

1978年，改革开放以来何炳林指导的高分子学科得到迅速发展。他倾注了莫大心血所创立的高分子教研室，教师人数从8人扩展至63人，并在此基础上，于1984年分成4个部分，即：高分子教研室，生物有机教研室，高分子研究所（何炳林自任所长），部分人加入分子生物研究所。1985年，高分子学科被评为博士点，1986年被批准为博士后流动站，1987年被批准为国家重点学科，1989年被批准建立为“吸附分离功能高分子材料”国家重点实验室。成为中国唯一的既是国家重点学科，又为国家重点实验室的高分子化学与物理学科。何炳林以其渊博的学识、崇高的师德培育和吸引了一批杰出的年轻人献身于中国化学事业，形成了倍受国内外关注的高分子学科团队。

何炳林以南开大学为试点，积极主张和推行“教学、科研与生产三结合的教学新体系”，大力开展应用和开发，促进科技成果实现产业化。其中一位博士生在论文中提出了氢键吸附概念，并在银杏叶中提取活性物质加以开发利用，经他的参与研究、大力扶持和引导，使该项成果顺利投产，并取得了显著的经济效益和社会效益。

1989年，获得了国家教育委员会“建立教学与科研生产三结合的教学新体系”全国普通高校优秀教学成果一等奖。

1993年，获得天津市优秀教学成果一等奖。

何炳林在国立西南联合大学认识了与陈茹玉（1980年当选中国科学院学部委员）。1946年，两人结婚，结婚礼堂选在昆明城里的锡安圣堂。婚后两人育有三个儿子，长子何振民、次子何振墀、三子何振宇。

何炳林是中国“离子交换树脂之父（The father of ion exchange resin in china）”。（1988年英国高分子化学家戴维·谢灵顿（DavidC.Sherrington）访问南开大学时赞誉）

何炳林长期致力于中国高分子化学学科建设、教学改革、学术创新工作。他注重相关学科的交叉融合和优秀人才的培养引进，创建的南开大学高分子学科成为首批国家重点学科，并建立了国家重点实验室，在全国产生了重要影响。他注重基础研究与应用研究相结合，科学研究为经济建设服务，研究成果对国家直接和间接贡献逾30亿元。（南开大学评）

何炳林在南开大学主持建立了中国第一家专门生产离子交换树脂的化工厂，其主要产品用于国防工业提取国家急需的核燃料-铀，为中国原子能事业发展和第一颗原子弹成功爆炸做出了重大贡献。（宝鸡市科学技术协会评）

2005年，何炳林、陈茹玉院士共同捐出40万元积蓄，分别在高分子化学研究所和元素有机化学研究所设立了“何炳林奖学金”、“陈茹玉奖学金”，用以资助品学兼优、且家庭经济困难的南开学子。

2008年9月22日，何炳林纪念塑像在他工作的高分子研究所蒙民伟楼落成。塑像为青铜铸造，高1.08米，基座高1.40米，由南开大学文学院艺术设计系李军教授创作完成。

2012年元旦期间，为纪念中国第一颗原子弹研发的幕后功臣，缅怀中国科学院院士、高分子化学专家、中国离子交换树脂之父、南开大学高分子所创始人何炳林先生，何炳林院士纪念馆在他出生、成长的广东省番禺市沙湾镇开放。何炳林院士纪念铜像通体青铜塑造、高1.08米，为何先生半身像铜像，底座书“中国离子交换树脂之父何炳林”字样。