Ra Hà Nội, Phan Thanh chọn nghề giáo viên trường tư, dạy tiếng Pháp và văn học Pháp. Ông được vợ chồng người em họ là Lê Hằng Phương - Vũ Ngọc Phan giúp đỡ cho ở trong nhà riêng và được giới thiệu dạy lớp Pháp văn buổi tối cho một trường tư[7]. Ban ngày ông dạy ở Trường Tiểu học Thăng Long ở phố Takou (phố Hàng Cót) do Phạm Hữu Ninh làm hiệu trưởng. Cuối năm 1930, ông được giới thiệu gặp gỡ Bailet, hiệu trưởng Trường Gia Long ở phố Phủ Doãn, và được mời về dạy ở trường. Dạy được hai năm, Thanh tra Nhà nước phát hiện Phan Thanh đã từng bị thải hồi vì hoạt động chính trị, nên đã thu lại tất cả giấy phép dạy học của ông. Được sự giúp đỡ của Bailet, ông tránh khỏi lại bị thất nghiệp, nhưng chỉ được dạy Pháp văn tại trường Gia Long[11].

Năm 1932, ông đoàn tụ với vợ và con trai Phan Vịnh (con cả Phan Tìm đã chết). Vợ chồng ông chuyển ra thuê nhà ở phố Hàng Điều. Về sau gia đình ông về ở cùng nhà với gia đình Đặng Thai Mai ở phố Phạm Phú Tứ, rồi chuyển đến 165 Henri d'Orleans (phố Phùng Hưng hiện nay) là nơi ông ở cho đến khi mất[11].

Năm 1934, sau khi được Văn phòng thống sứ Bắc Kỳ cho phép trở lại dạy trường tư, Phan Thanh chuyển về dạy lại tại Trường Thăng Long của Phạm Hữu Ninh, cùng một số giáo sư của Gia Long khác như Tôn Thất Bình, Nguyễn Dương, Hoàng Minh Giám, Đặng Thai Mai. Sau khi về trường, ông cùng các đồng nghiệp cùng nhau thành lập Hội mở mang nền giáo dục tư thục (Association pour le développement de l'enseignement libre, ADEL) gồm 8 thành viên[12]. Hội đã mời Nguyễn Bá Húc làm hiệu trưởng[a], đồng thời quyết định nâng cấp trường Tiểu học Thăng Long lên trường trung học. Tháng 9 năm 1935, Trường Trung học Tư thục Thăng Long khai giảng khóa học đầu tiên tại Ngõ Trạm, từ đó trong vòng 10 năm đã trở thành một trong những trung tâm chính của phong trào vận động trí thức, thanh niên và học sinh Hà Nội[13]. Đây cũng là nơi Phan Thanh gắn bó giảng dạy Pháp văn cho đến lúc cuối đời.