Cuối năm 1974, ông trở về miền Nam công tác trong đơn vị quân báo cũ. Đầu năm 1975, ông được lệnh tham gia chuẩn bị sân bay Lộc Ninh để đón phi công Nguyễn Thành Trung ném bom dinh Độc Lập trở về.

Ngày 21 tháng 5 năm 1975, Bộ Quốc phòng quyết định thành lập Trung đoàn không quân 917 (Đoàn C17 hay Đoàn Đồng Tháp), làm nhiệm vụ tiếp quản, thu hồi các máy bay, trực thăng chiến lợi phẩm, như: UH-1, CH-47, U-17 và L-19, để nhanh chóng tổ chức huấn luyện sử dụng. Các giáo viên bay UH-1 đầu tiên gồm có Hồ Duy Hùng (được công nhận quân hàm Đại úy Không quân Quân đội nhân dân Việt Nam), Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Hữu Nhậm, Nguyễn Đình Khoa. Ngày 5 tháng 6 năm 1975, các máy bay trực thăng vũ trang UH-1 bắt đầu tham gia chiến dịch đánh vào các điểm cố thủ còn lại của quân Việt Nam Cộng hòa trên đảo Hòn Ông và đảo Hòn Bà.

Trong cuộc chiến tranh biên giới Tây Nam, Hồ Duy Hùng tham gia chiến đấu rất dũng cảm chống quân Khơme Đỏ. Cuối năm 1978, ông bị thương, phải chuyển sang công tác mặt đất. Sau đó không lâu, ông chuyển ngành vì lý do sức khỏe.