回国后，历任复旦大学社会科学系主任、劳动大学经济系主任、暨南大学政治经济系主任兼教授。

曾创办《文摘》杂志，并任黎明书局总编辑。抗日战争爆发后，复旦大学迁至重庆北碚，孙寒冰教授时任复旦大学教务长兼法学院院长。民国二十九年(1940年)5月27日，日机轰炸重庆时，孙寒冰教授和复旦大学其他六名师生不幸罹难。后被安葬于重庆北碚东阳镇，并有墓碑。