1944年，美國國務院聘中國教授赴美訪問，饒氏有幸去美，先後在麻省理工學院、普林斯頓及俄亥俄大學訪學，並在俄亥俄大學從事分子紅外光譜的實驗研究，暇中以英語翻譯法國德布羅意（L.deBroglie）氏專著一冊。此譯稿完成後寄給西南聯大的吳大猷，不幸在輾轉遷移中失去，遂成一大損失。1947年，饒毓泰由美返國，任抗戰勝利複員後的北京大學理學院院長兼物理係主任。此時胡適已歸國出掌北大，饒氏認為正是複興北大的最好機會，建議擴充發展北大物理係，並致函邀請在美國的錢學森等一批物理學新秀回國加入北大效力。翌年，饒又得中基會借與北大十萬美元，以備擴充學科，而胡適對此表示支持，遂決定用全部款項建立一個近現代物理中心，囑吳大猷在美與吳健雄等學者共商購置儀器事宜。與此同時，饒毓泰又計劃延邀吳健雄、張文裕、胡寧、馬仕俊等在美學者返國，共同為物理學發展貢獻才智。惜因國內局勢急轉，此項計劃未及實現，而錢學森也因複雜的原因未能及時歸國。當時在美擔當購置儀器重任的吳大猷雖手握重金，見事不可為，遂將款全數交還中基會，以圖將來。
1948年年底，胡適乘飛機離開北平之時，作為中央研究院第一屆院士和北大理學院院長的饒毓泰，自然列在國民政府搶救學人計劃名單中。傅斯年在南京拍發給平津鐵路局石樹德局長，並請其轉譯給梅貽琦、鄭天挺等人的加急電報中說道：“名單包括四類：（一）各院校館所行政負責人，如梅、李、袁、陳、胡、鄭、賀、霍、褚、沈、湯、馮、舲、饒等。”[10]這個“饒”就指饒毓泰。想不到名列第一類的饒氏卻拒絕南飛，堅決留了下來。當時他作如何想，是什麼原因讓他置國民政府急電催促而不顧，非要留在北平？因饒是個沉默寡言、有事憋在心裏不輕易吐露的人，亦無相關的文字材料加以證明，世人就難以弄清了。人們看到的是，1949年以後，饒毓泰繼續擔任北大校務委員會委員兼理學院院長、物理係主任。此時饒氏雄心勃勃，準備大幹一番事業，並有“急起直追，趕上世界學術水平”的講話。想不到1952年年初，“三反運動”開始，饒毓泰即成為箭靶，他最得意的一個學生在大會上指責其所謂“趕上世界學術水平”，是自私自利的思想在作怪。饒聞聽大怒，表示不能接受這一指責，但隨之而來的是北大副校長湯用彤站出來，以同樣的觀點批評饒的思想有問題，饒如同當頭挨了一記悶棍，頓感天旋地轉，不知如何是好。隨著運動不斷深入，饒毓泰在北大的本兼各職全被抹掉。饒氏悲憤交加，舊病複發，暈倒於家中，隨後又一度精神失常，不辨牛馬。當他的好友、中國科學院副院長竺可楨去看望他時，隻見饒“眼睛直視無睹，不能認人，但雲‘為什麼緣故’？”[11]
幾年過去，饒氏病情稍有好轉，政治空氣也稍緩和，複登台教授光之電磁理論、原子光譜、氣體導電、光之幹涉理論、光磁雙共振等課業。
1962年2月24日，胡適臨死前在台灣“中央研究院”選舉新一屆院士時，曾說過這樣一段話：“我今天還可以講一個故事。我常向人說，我是一個對物理學一竅不通的人，但我卻有兩個學生是物理學家：一個是北京大學物理係主任饒毓泰，一個是曾與李政道、楊振寧合作證驗‘對等律之不可靠性’的吳健雄女士。而吳大猷卻是饒毓泰的學生，楊振寧、李政道又是吳大猷的學生。排起行來，饒毓泰、吳健雄是第二代，吳大猷是第三代，楊振寧、李政道是第四代了。中午聚餐時，吳健雄還對吳大猷說：‘我高一輩，你該叫我師叔呢！’這一件事，我認為生平最得意，也是最值得自豪的。”[12]