茅以升到任后，立即着手整顿校务，加强教学，进行改革。学制由原来的四年改为五年，调整了课程设置，增加了招生人数。校址由中正街迁至三元巷洁漪园。这里原是清朝两广总督袁海观的府邸，房舍宽敞，景致优雅，是个读书的好地方。根据教学需要，学校又新建了水槽和水工实验室，扩充了图书、仪器设备，在很短的时间内，新成立的河海工科大学便呈现出蒸蒸日上的景象，校长茅以升的威望也越来越高。
1925年春，交通部总长叶恭绰几次来信，坚请茅以升到交通部任职。茅以升开始无意接受邀请，后来才考虑到，自己是学造桥的，早年的理想是建造桥梁，交通部主管全国筑路造桥，也许到交通部后，这个理想能够实现。于是他向全国水利局提出辞呈，获得准许，待学期结束，于8月赴北京，任交通部技正兼育才科副科长。
这是茅以升到机关任职的开始，在以后的岁月里，他还曾担任过财政部工业司帮办、江苏省水利局长、全国经济委员会水利处长等行政职务。新中国成立后，他回首往事，对自己的机关工作深表懊悔，用“经纶满腹，一事无成”八个字来总结。他懊悔把大量的时间和精力花在了繁庸的机关事务上，浪费了学识和才华，没能在科学研究和工程建设上取得更大成就。
其实，茅以升在机关工作中，还是做了很多有益的事情。再说，一个人有怎样的经历，要受客观环境的制约，不可能完全随主观意愿。茅以升的懊悔充分表现了他对人生事业永不满足的追求精神。
4．创议教育改革
茅以升熟悉欧美的工科教育制度。中国的国情与欧美差异很大，却完全照搬欧美教育制度，造成人才培养与人才需要的严重脱节。
在多年的教育实践中，茅以升越来越清楚地看出了这种教育制度的弊端，开始探索工科教育改革问题，并初步形成了一套独特的工科教育思想。
1926年9月，南洋大学（上海交通大学的前身）庆祝成立30周年，邀请茅以升为该校纪念刊写稿，他写了《工程教育之研究》一文，系统地表述了他的改革思想。
茅以升指出，人类求知的欲望，来源于实践的需要，所以先有实践，后有理论。而现在的工程教育，是假定理论先于实践，把基础理论课置于专业课之前；每门课程的内容，也是先讲理论，后做实验。这种程序，不符合人的认识规律。学生不知道精深的理论用在何处和怎样应用，不但减少了学习兴趣，而且对所学理论也不能透彻理解。
他首先提出，工程教育的最大目的是培养工程师，此种人才，应具备下列条件：（一）善于思考；（二）善于文字表达；（三）善于口头表达；（四）有自知之明；（五）
明白所处环境；（六）知道所学知识的来龙去脉和运用方法；（七）要有经济头脑；（八）品德纯正，牢牢树立服务精神。
学校培养出来的学生，将来能否成为一个成功的工程师，主要看他适应社会的能力和服务社会的效果。因此，茅以升在方案中又提出了工程人才成功的六要素，依次是：品行、决断、敏捷、知人、学识、技能。他认为当时学校教育只注重最末的学识和技能两项，却忽视了更重要的前四项。
茅以升对教师提出了很具体的要求：教师在讲课时，要多引用学生日常见到的事物，以增加学习兴趣。教师在讲带试验的课程时，应适当变动讲解次序，先从试验入手，使学生获得感性认识，自己领悟其中的道理，然后教师再加以总结。这样学生必能迅速掌握所学知识。
针对不同课程内容相互重复的现象，他要求教师不要只管教自己的课，而应对几门课程通盘考察，将相类似的内容加以合并，以精简课程内容，提高学习效率。
除此之外，他还特别要求教师重视培养学生的经济头脑和社会交往能力，并经常注意研究学生心理，发现问题，立即矫正。
为了培养学生的实际能力，茅以升特别重视“实习”
一环。他认为美国辛辛那提（Cincinnati）大学首创的半工半读（实习和读书各占一半时间）方法最好。这种方法是将学生分为两组，定期轮换派往学校附近的工厂，并派教授跟随指点，保证理论和实践能完全沟通，相互验证。学生在毕业之前已获得较多的工作经验和社会经验，毕业后就能很快适应工作和社会，容易走向成功。茅以升注意到，工程师的职业，整天与物质材料和数字打交道，时间一长，往往显得生活枯燥，行为机械，进而养成胸襟狭隘，生活观念错误，不能应付复杂的情境，不能领悟人生的真谛。针对这种情况，他建议用具有陶冶性情作用的文化学科来弥补，认为这也是工科教育的一个方面。
总而言之，茅以升要求于工科教育的，不仅仅是培养具有某种专门知识和技能的人，而是把培养健全的人格、宽阔的胸怀和远大的事业心放在更重要的位置。
茅以升对当时中国的工程教育与实际需要的脱节状况非常焦虑。全国工科院校每年的毕业生本来不多，但由于我国工业落后和工程界崇拜欧美，怀疑我国的工程教育，造成许多工程人才学非所用，或者找不到工作。茅以升最感痛心的是，毕业于工科院校的多数优秀人才，都集中在教育界。如果是在工科院校教书，还不能说学非所用。他们中的大多数为生活所迫，不论什么学校都成，既不以工程为专业，也不以教育为事业。
还有那些在政府机关任职的工科毕业生，大多沾染了一身官僚习气，一心只谋求高升，忘记了自己所受的教育。
为了弥补我国工程教育与工业界的脱节状况，茅以升提出：工程教育要首先改革，一定要使入学新生有工程师的志愿和资质，毕业生有工程师的技能和品德，献身于工程事业，一心一意为工业界服务；工业界也要认识到自身素质还处在较低水平，需要高等技术人才。最终达成工业界与工科院校的相互接近，建立彼此需要的关系。
1926年12月，《工程》杂志转载了茅以升的《工程教育之研究》，引起了工程教育界的重视，但是，在那守旧势力十分顽强的时代，虽然支持者大有人在，也终究无法得到推行。
茅以升的工程教育改革思想，并不只是纸上谈兵，在他的教育生涯中和职权范围内，他都立足于现实条件，尽其所能加以尝试，也确实取得了一定的成效。并且，他一直没有放弃对工程教育改革的思考，到新中国成立后，他又提出了更加成熟的教育改革思想。
5．北洋大学校长
1926年2月，唐山大学发生学潮，交通部任命茅以升为唐山大学校长，前去处理学潮。茅以升在唐山大学有很高威望，派他去当然最合适了。但茅以升明显偏向进步学生，引起了反动、保守势力的非议。他顶住压力，处理完学潮后，即愤然辞职，回到交通部。在唐山大学任校长才3个月。
1927年2月，茅以升接受北洋大学校长刘振华的邀请，到天津北洋大学代课，不久，受聘为专职教授。此后直到1933年，他的大部分时间是在这所大学度过的。
北洋大学创建于1895年，开始叫北洋西学堂，是我国最早的一所工科大学。我国许多工程技术领域都是这所大学开创的。这所大学培养出许多优秀工程人才，输送出许多留学生。它的工程专业数量和质量以及知名度在当时全国领先。
1928年，北平大学区成立，北洋大学改名为北洋大学第二工学院，茅以升被任命为院长。后北平大学区撤销，又改名北洋工学院，他仍任院长。
他刚任院长时，学校因时局动荡和学潮的影响，长期停课，元气大伤。他苦心经营，大加整顿，很快使学校的教学和管理走上正轨。这一年，他被选为中央研究院院士。
1929年3月，学校一座教学大楼起火，地质科和工矿科的设备几乎全部被毁，无法继续正常上课。茅以升心急如焚，四处奔走，争取到10万元拨款，购置设备，重建大楼，很快恢复了正常教学。
当时，教授到外面兼课是普遍现象，谁也不以为怪。茅以升为保证本校的教学质量，劝专职教授们不要外出兼课。这项动议遭到一些教授的强烈反对，在管理层也得不到支持。他愤然辞职，回到南京。
到南京不久，他就被任命为江苏省水利局长，回镇江规划、主持建设象山新港。
1931年7月，淮河发生水患，持续将近两个月，茅以升规划治水防灾，工作非常紧张。8月31日，忽然狂风大作，卷起巨浪猛烈冲击淮河大堤，高宝一带河堤被冲垮30多处。他作为省水利局局长，感到很惭愧，与建设厅厅长一起引咎辞职。
1932年1月，他应邀到天津，任大陆银行实业部主任。稍后又在北洋工学院兼课。8月，受聘为专职教授，随即辞去大陆银行职务。
几年来南北奔波，工作频繁变动，茅以升渐渐感到厌倦。他的理想是为中国建造大桥梁，但回国已10年有余，还没有找到实现理想的机会。稍令他感到安慰的是，他的教学和管理才能出类拔萃，已成为教育界名人。就在茅以升对自己建造大桥梁的理想感到绝望的时候，机会却突然出现在他的面前。
