1960年毕业回国，被分配到中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，专门从事恐龙的研究。

赵教授在野外工作几十年，带领考察队先后到云南、四川、内蒙古、宁夏、新疆和西藏等地进行了大量野外考察，发掘了大量的恐龙化石，并发现了铜、煤、石油等矿藏。

赵教授还先后到过美国、加拿大、日本、澳大利亚、马来西亚、英国、泰国等国家和地区进行考察和学术交流。先后担任中国古生物学会常务理事兼副秘书长，中国地质学会地层古生物专业委员会委员，全国古生物学名词审定委员会委员，国际恐龙古脊椎动物学会会员。