Đầu năm 1947, ông được điều trở về chiến khu Việt Bắc; từ 3/1950 ông giữ chức Tổng Giám đốc Nha Thông tin Việt Nam thay Bác sĩ Nguyễn Tấn Gi Trọng.[21] Năm 1951, ông tham gia Bộ Giáo dục, xây dựng ngành dự bị đại học và sư phạm cao cấp.

Tháng 11 năm 1954, Đại học Sư phạm Văn khoa và Đại học Sư phạm Khoa học được thành lập, ông trở thành Bí thư Đảng ủy đầu tiên của Đảng bộ trường, kiêm giảng dạy các môn khoa học Chính trị, Triết học, Lịch sử thế giới và Lịch sử Việt Nam (được coi là người sáng lập những ngành khoa học này của nền Khoa học Sư phạm Việt Nam hiện đại).

Năm học 1955, 1956, ông được Nhà nước phong học hàm Giáo sư đợt đầu tiên. Giữa năm 1956, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội được thành lập, ông được cử giữ chức vụ Bí thư Đảng ủy Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội nhưng vẫn tham gia đào tạo ở Đại học Sư phạm Hà Nội.

Những năm 1962–1975, ông công tác tại Viện Sử học thuộc Ủy ban Khoa học Xã hội Việt Nam (nay là Viện Hàn lâm Khoa học Xã hội Việt Nam).

Từ năm 1975 đến nay, ông tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học xã hội.

GS Trần Văn Giàu đã bán ngôi nhà của mình lấy 1.000 lượng vàng gửi ngân hàng để làm Quỹ Trần Văn Giàu. Từ lãi suất của 1.000 lượng vàng này, hằng năm Giải thưởng Trần Văn Giàu được trao cho các công trình nghiên cứu ở trên hai lĩnh vực: Lịch sử và Lịch sử tư tưởng liên quan đến cực Nam Trung Bộ (tỉnh Bình Thuận) và Nam Bộ Việt Nam.[22]

Ông qua đời lúc 17 giờ 20 phút ngày 16 tháng 12 năm 2010 tại Bệnh viện Thống Nhất, Thành phố Hồ Chí Minh.