1928年到1929年，贝时璋在土滨根大学动物系任助教，在著名的实验生物学家J·Ｗ·哈姆斯指导下从事科学研究。
贝时璋在德国一共待了8年。这8年，他学会了科学研究的方法和技术，掌握了学术思想，积累了研究工作的经验，同时也形成了自己的研究风格。他注重秩序，什么事情都细致周密，有条不紊。他不轻易发表论文。工作做完了，论文写出初稿了，他总是那么放着，不急着拿出去，总在反复推敲，或者补充实验。他的论文也总是写得尽可能短。
在那个年代，还没有共聚焦或双光子显微镜，贝时璋用的Leitz光学显微镜，所有制片都是手绘。他的论文含80张这样精细的绘图，每张图都非常逼真，看后令人赞叹。
50年后，即1978年3月，由于贝时璋长期工作在科研第一线，并在科学研究中获得卓越成就，土滨根大学再次授予他自然科学博士学位(“金博士”)。又一个10年过后，在1988年3月，土滨根大学第三次授予贝时璋自然科学博士学位(“钻石博士”)。世界上获土滨根大学如此青睐者仅贝时璋一人。
当初，贝时璋初露头角，引起德国学术界的重视。注重技术效益和学术竞争激烈的西方社会，自然会千方百计挽留这位年轻的人才。然而，物质上的诱惑，导师的相劝，都没有动摇贝时璋回国效力的决心。
1929年秋，贝时璋离别土滨根大学回到贫穷落后的祖国。在当时的中国谋个适当的职业绝非易事，但经过一些曲折，贝时璋于1930年4月在杭州筹建浙江大学生物系，8月被聘为浙江大学副教授，担任系主任。在教学之余，贝时璋仍然在科学领域执著探索。
在长达80多年的科学探索生涯里，贝时璋获得了许多科学成果，他的主要研究工作包括动物的个体发育、细胞常数、再生、中间生、性转变、染色体结构、细胞重建、昆虫内分泌腺、甲壳类动物眼柄激素等方面，其中尤其以关于细胞重建的研究最为突出。
从在德国留学时起，贝时璋就开始了实验细胞学的研究工作。1932年春，贝时璋在杭州郊区松木场稻田的水沟里观察到甲壳类动物丰年虫的中间性，并发现在其性转变过程中生殖细胞的奇异变化，即细胞解体和细胞重建的现象，这一现象是新的细胞繁殖方式和途径的发现，打破了细胞只能由母细胞分裂而来的传统观念。贝时璋将此种现象称为“细胞重建”，并于1934年在浙江大学生物系的一次讨论会上报告了这项研究结果，发表了名为《丰年虫中间性生殖细胞的重建》的论文，从此奠定了贝时璋作为我国著名细胞生物学家的学术地位。
(四)
在浙江大学20年，贝时璋先后担任副教授、教授、系主任、理学院院长，培养了众多学生，推进了我国生物科学的发展，影响深远。贝时璋不仅是一位杰出的教育家，也是一位卓越的科研组织者、领导者。
中华人民共和国成立后，为协助筹建中国科学院，贝时璋奔走于北京、杭州之间。1950年离开浙江大学到上海中国科学院实验生物研究所任研究员兼所长。1954年1月，中国科学院建立学术秘书处，贝时璋被调任学术秘书处学术秘书。贝时璋将实验室迁往北京。
那段时间，贝时璋把大量的精力和时间都放在了科学组织工作方面。他是组建中国科学院最初的倡议者之一，也曾参与制定了新中国科学事业发展的很多重要规划。
生物物理学是20世纪中叶以后逐渐形成的一门新兴边缘学科。早在20世纪40年代，贝时璋就洞察到物理学和生物学相互渗透的大趋势，深信生物学必将从描述性科学向定量性科学转变。到了50年代，他匠心独运地组织物理学家、化学家和数学家合作共事，把物理科学的思想、方法和概念运用到生命科学研究中去，于是，生物物理学便在中国应运而生了。
1958年，在中国科学院领导下，由贝时璋负责在北京实验生物研究所基础上组建中国科学院生物物理研究所，贝时璋任研究员兼所长，这标志着生物物理学作为一门独立的学科在中国正式确立，并为其后来的蓬勃发展奠定了坚实基础。
1964年，贝时璋领导了全国第一届生物物理学学术会议，并在大会上报告了“生物物理学中的若干问题”，指出生物学与物理学相结合是自然科学发展的必然趋势，这种结合会像生物学与化学结合那样，在生物学领域产生一系列重大发现。在他的领导下，1980年在北京成立了中国生物物理学会。在学会成立大会上，贝时璋众望所归地当选为中国生物物理学会理事长。1985年，《生物物理学报》创刊，由已届耄耋之年的贝时璋担任主编。
在国际航天事业刚起步之际，贝时璋高瞻远瞩地创建了宇宙生物学研究室，与有关部门合作，在1964到1966年两年间发射了5枚生物探空火箭，并成功回收了搭载的生物样品和实验动物。
经历了近一个世纪的探寻，贝时璋说，我现在对生命的本质问题可以发表意见了，我是将天文、物理、化学、生物、哲学结合起来，探讨生命的本质，而这种深刻而立体的认识与年轻时是不能相比的，那时可能只对一个单薄的独立的生命感兴趣。他现在还在从事细胞重建的研究，他坚定地认为，21世纪是生命科学全面深入发展的时代，人类追求长寿已不再是一种梦想。
贝时璋学识渊博，他的学术兼职也很多。对于自己分担的所有社会工作，他无不奋力完成。鉴于贝时璋在科学上的突出成就，2003年，国际小行星中心和国际小行星命名委员会根据中国国家天文台的申报，正式批准将该台于1996年10月10日发现的、国际永久编号为36015的小行星命名为“贝时璋星”。
