Sau hiệp định Genève, hòa bình lập lại, Thế Lữ cùng các văn nghệ sĩ kháng chiến trở về Hà Nội. Ông tiếp tục hoạt động sân khấu, tham gia Đoàn Kịch nói Trung ương, tiền thân của Nhà hát Kịch Việt Nam. Thế Lữ dàn dựng lại toàn bộ vở Những người ở lại trên sân khấu Hà Nội, có sự tham gia của các diễn viên như Trúc Quỳnh, Mạnh Linh, Nguyễn Ninh, Hoàng Uẩn...[74] Năm 1955, ông là Trưởng ban Nghiên cứu Nghệ thuật Sân khấu Việt Nam[11]. Thế Lữ còn là chỉ đạo nghệ thuật của Đoàn Ca múa Nhân dân Trung ương đi biểu diễn tại các nước Liên Xô, Ba Lan, Trung Quốc[11].

Năm 1957, Hội Nghệ sĩ Sân khấu Việt Nam thành lập. Ông là Chủ tịch đầu tiên của hội và giữ cương vị này cho đến năm 1977. Ông cũng là hội viên sáng lập Hội Nhà văn Việt Nam, Phó Chủ tịch Hội Liên hiệp Văn học Nghệ thuật Việt Nam khóa II[75]. Năm 1962, tại Đại hội Văn nghệ toàn quốc lần III, Thế Lữ tiếp tục được bầu làm Ủy viên thường vụ Ban Chấp hành. Ông là Đại biểu Quốc hội khóa II (1960-1964). Trong hồ sơ Văn phòng Quốc hội ghi Thế Lữ lúc đó là "Tổng đạo diễn thành phố Hà Nội"[11].

Năm 1958, Luba, vở kịch dài Xô viết đầu tiên được dàn dựng tại Việt Nam, do đạo diễn Liên Xô Vasiliev chỉ đạo, quy tụ đông đảo hơn trăm nghệ sĩ, diễn viên, đạo diễn tham gia. Thế Lữ tham gia hội đồng đạo diễn, đồng thời tham gia đóng vai giáo sư Goronov Staev, một vai diễn ngắn trong vở kịch[76].

Từ thập niên 1960 trở đi, bên cạnh công tác tổ chức ở Hội Sân khấu, Thế Lữ ít tham gia biểu diễn trực tiếp mà thiên về lĩnh vực dịch thuật. Ông là dịch giả của nhiều kịch bản và tư liệu sân khấu. Ông còn được xem là một người thầy, một cố vấn giàu kinh nghiệm, luôn động viên và giúp đỡ những nghệ sĩ sân khấu đàn em[50][77].

Thế Lữ nghỉ hưu năm 1977. Năm 1979, ông vào Thành phố Hồ Chí Minh sống với người vợ đầu và các con sau nhiều năm xa cách[9]. Năm 1984, ông được phong tặng danh hiệu Nghệ sĩ nhân dân đợt I[78].

Thế Lữ qua đời do tuổi già vào ngày 3 tháng 6 năm 1989 tại Thành phố Hồ Chí Minh, hưởng thọ 81 tuổi[9].