Sau chiến tranh, Robertson chấp nhận chức giáo sư tại Caltech vào năm 1947. Ông sẽ ở đó cho đến hết sự nghiệp, ngoại trừ thời kỳ phục vụ chính phủ trong thời gian dài.[31][27] Ông là một nhân viên mật của Cơ quan Tình báo Trung ương và là giám đốc của Nhóm Đánh giá Hệ thống Vũ khí trong Văn phòng Bộ Quốc phòng,[32] Nhóm Đánh giá Hệ thống Vũ khí thuộc Văn phòng Bộ Quốc phòng từ năm 1950 đến 1952, và Cố vấn Khoa học năm 1954 và 1955 cho Tư lệnh Tối cao Đồng Minh châu Âu NATO (SACEUR), Tướng Alfred M. Gruenther. Năm 1953, ông chủ trì Ban Robertson nhằm điều tra một làn sóng báo cáo về UFO vào năm 1952. Ông là Chủ tịch Ban Khoa học Quốc phòng từ năm 1956 đến 1961, và là thành viên Ủy ban Cố vấn Khoa học của Tổng thống (PSAC) từ năm 1957 đến 1961.[27]

Ông là thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, làm thư ký ngoại giao từ năm 1958 cho đến khi ông qua đời năm 1961, Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Hoa Kỳ, Hội Toán học Hoa Kỳ, Hội Vật lý Hoa Kỳ, Hội Thiên văn học Hoa Kỳ, Hội Triết học Hoa Kỳ, Hội Nghiên cứu Vận trù học, và Hội Toán học Công nghiệp và Ứng dụng.[33]

Tháng 8 năm 1961, Robertson phải nhập viện sau khi bị thương trong một vụ tai nạn xe hơi. Ông bị thuyên tắc phổi và qua đời vào ngày 26 tháng 8 năm 1961.[9] Bỏ lại vợ con một mình.[2] Những bài báo khoa học của ông đều được con gái và con rể tặng lại cho Kho Lưu trữ Caltech vào năm 1971.[34]