1946年5月，在得知可以回国的消息之后，张维商得厂方同意，毅然中止了合同，不等银行解冻，带着身边仅有的一点钱，在中国驻巴黎使馆的帮助下，全家三人从马赛港坐船，途经西贡、香港，历经艰辛，回到祖国的上海。他回国后，先后受聘于同济大学、北洋大学，1947年，受聘于清华大学，与已在清华执教的钱伟长分担全校的力学课程教学。他先后讲授过材料力学、高等材料力学、结构力学、弹塑性力学以及板壳理论等课程。

1951年起，由于高校院系调整和发展的需要，张维开始担任行政、教学与科研管理工作。1952年，他担任三校（清华、北大、燕京）建设委员会工程处负责人，1954年任清华大学建设委员会主任，为三校和清华的基本建设作出了贡献。1952年到1956年，他担任清华大学土木工程系主任。1956年，按照国家和学校的规划，清华筹建了一批新专业。1958年，他筹建了工程力学数学系，并任第一任系主任。1957年以后，张维担任清华大学副校长，先后分工主管教学与科研，直至1966年“文化大革命”。

在“文化大革命”期间，张维受迫害达数年之久。1976年春他主动提出离开领导岗位到校工厂参加劳动。

1977年张维重新回到了清华大学副校长的工作岗位。1983年，他受国家教委的任命，出任深圳大学首任校长。他不顾古稀之年，一年八次往返于深圳、北京之间。为了聘请国内外知名专家到深圳大学任职、任教，他不辞劳苦，不避寒暑，多次登门求贤，使许多专家为之感动。他率先对学生实行勤工助学制度，对教职工聘任、系科设置、教学计划等实行了一系列改革。他和其他校领导一起，为建成深圳大学作出了贡献。

1956年，张维参加制定了我国十二年科学远景规划，并任土水建组组长。1962年，他又参加制定了十年科学发展规划，担任科学发展规划的力学组副组长，与郭永怀、刘恢先等专家一起倡议，并第一次把抗爆抗震问题列入国家规划。1978年，他又参加了八年科学技术发展规划的制定工作，任理论和应用力学组常务副组长，为我国工程力学学科的发展作出努力和贡献。

1955年，张维被选为中国科学院学部委员（院士），1994年，中国工程院建立，他又被选为首批中国工程院院士。1962年到1984年期间，他担任教育部工科力学教材编审委员会主任委员和力学学科组织长。1980年到1987年，他连任两届国务院学位委员会委员和力学学科组组长。1987－1990年又担任国家教委科学技术委员会主任。

2013年12月18日上午，时值中国科学院院士、中国工程院院士、我校著名校友张维诞辰100周年之际，在犀浦校区1号教学楼侧，张维院士纪念雕塑正式揭幕落成。出席仪式的有张维院士之子张克澄及其夫人，清华大学原副校长岑章志，西南交通大学党委书记顾利亚、副校长蒲云，土木工程学院党委书记钱永久，雕像设计者、艺术与传播学院教授徐伯初等。[2]