也正是出於對地震學的研究，翁文灝開始考慮建立地震觀察台，這一願望，在大律師林行規先生的支持下得以實現，地點就在今天的京西鷲峰山。1930年，中國自建的第一個現代地震台就此成立，名為“實業部地質調查所鷲峰地震研究室。”而兩名青年亦因中國地震的研究關係，進入了翁文灝的團隊，一名叫李善邦，另一名便是翁文灝的堂弟翁文波（1912-1995）。翁文波比堂哥整整小了13歲，頗有長兄如父之感。1934年從清華大學畢業之後由導師葉企蓀推薦去了鷲峰地震台。幾十年之後，他為中國地震學做出了巨大的貢獻，此為後話。
1922年，中國地質學會成立，章鴻釗出任首任會長，翁文灝、李四光當選為副會長，當年8月，便開始參加第十三屆國際地質大會。與此同時，翁文灝著手興建、擴充地質調查所的圖書館和陳列館。
在他的主持下，1933年，《中華民國新地圖》於8月正式出版。
真令人不可思議，翁氏家族世代生活在海邊，而翁文灝關注地恰恰是崇山峻嶺，蒼茫的雲海，連綿的山巒，他竟然給了小個子的江南人翁文灝如此之大的科研空間。1926年，他作為中國代表參加在東京舉行的第三次太平洋科學會議，提出《中國東部中生代之造山運動》論文。
在此之前，國外根據歐洲地質學家的考察結論，普遍認為造山運動時期有三：一為加裏多尼安運動，一為海西寧運動，一為阿爾帕安運動。翁文灝對中國東部造山運動進行觀察，得出結論，認為歸之於海西寧期則太早，歸之於阿爾帕安期則遲，故首先提出“燕山運動在中國的存在及其在中國地質曆史上的重要意義”這一學說，闡明亞洲東部侏羅紀和白堊紀間有造山運動，命名為“燕山運動”。
“燕山運動”，多麼美麗的名字，象詩一樣令人遐想，卻又嚴謹得尤如岩石，一經問世，立刻受到與會各國地質學家的極大重視。“燕山運動”為世界各國所公認，並成為東亞地區的主要地質特征。這個理論，是翁文灝對世界造山運動研究的一大貢獻。
兩年以後，翁文灝以國家首席代表資格，出席在萬隆召開的第四次太平洋科學會議，提出“中國之拉拉米特造山運動”。
1929年，他發表了《中國地理區域及其人生意義》，揭示了中國人口過多而耕地不足的矛盾。翁文灝是當時中國第一個注意人地關係並且大聲疾呼的學者，惜哉，直到幾十年之後，這一問題釀成後患，才被人注意。
而早在1925年，翁文灝就發表了《中國山考學》，他被公認為中國自然地理學的創始人之一。1934年3月，翁文灝與竺可楨等人倡議組織的中國地理學會，在南京宣告成立，他被無可爭議地當選為首任會長。
大師的標誌之一，便是必出高徒。翁文灝的諸多高徒之中，有一位今日名揚四海，他便是與中國猿人結下不解之緣的裴文中。
真的已經很少有人知道，周口店中國猿人頭蓋骨與翁文灝之間的關係了。北京周口店的發掘工作，本是由北京協和醫院解剖係主任步達生寫信給翁文灝建議的，他還提出了願意提供財力和人力的建議。而正是翁文灝，在提出了必須維護國家主權和中國學界尊嚴的情況、並得到全部滿足的承諾之後，於1927年，親筆簽定了《中國地質調查所和北京協和醫學院關於研究第三紀及第四紀堆積物協議書》。
也正是在這樣的曆史背景下，斐文中才受命於翁文灝，參加了周口店的發掘工作。
發掘工作一直進行到1927年接近年底之時，因為幾無所獲，眾人皆散，工地清冷，北國雪飄，是撤還是繼續，已經是個迫在眉梢的問題。翁文灝的個性此時又體現了出來。他堅持繼續孤軍奮戰，而他忠實的弟子也不折不扣地堅持了他們共同的堅持。當年12月2日下午4時，裴文中終於挖掘出了山頂洞人頭蓋骨。