1931年，苏步青已经是日本乃至世界数学界的知名人物，他发现的四次代数锥面是当时几何学的重大突破。在日本读博期间，苏步青结识了本校教授松本的女儿并喜结连理。他是第一位获得数学博士学位的中国人，学有所成后，苏步青并未忘记养育自己的祖国。当时他与自己的日本妻子已经孕育有两个女儿，日本东北帝国大学已经向他发出了聘书，而他将自己要回国的想法告诉妻子时，得到了妻子极大的安慰与理解。

苏步青归国后，受聘为浙江大学教授。当时浙江大学办学条件艰苦，很多时候学校发不出工资，苏步青经常靠自己的哥哥资助艰难度日。苏步青几乎要当掉自己身上的衣物，回到日本似乎成为其摆在面前的唯一出路。浙大校长知道这件事情后，连夜赶到苏步青家中说道：“苏先生，你是我们学校的宝贝，怎么都不能走啊！”几天后，校长便为苏步青筹集了一千多块大洋。在这种情况下，苏步青坚持自己的数学研究工作，短短五年间便在微分几何方面获得突破。

全面抗战爆发后，日军战机轰炸杭州，为了浙大师生的安全，学校准备西迁。正当此时，日本东北帝国大学发来电报，正式聘请他为数学系教授，并许下丰厚的待遇，而这些苏步青都予以拒绝。在长途跋涉后，苏步青最终到达贵州，浙江大学在遵义建立了临时校舍，苏步青在那儿开辟了新的教学天地。

浙江大学西迁贵州遵义湄潭后不久，日本东北帝国大学再次聘请苏步青回校任教授，而这时妻子的父亲病危，也要他们火速回日本。他对妻子说：“你回日本吧，我要留在自己的祖国。”他的妻子说：“你不走，我跟着你，也不走。”

在湄潭，他当时穷得没钱买米，吃了几个月番薯干蘸盐巴，他的一个小儿因营养不良而夭折。但是，他在如此困难的环境中还坚持教书、做研究。晚上在桐油灯下看书写論文，白天在夫子庙里办几何学的讨论班，空袭时他还带着文献在防空洞里坚持研究。在湄潭，他带着早期的学生熊全治、张素诚、白正国等人，坚持射影微分几何、代数曲线奇点的研究，产生了一系列的重要成果，并在国际上很有影响的杂志上发表论文。以他为首的浙江大学微分几何学派开始形成，先后发表论文一百六十篇，出版专著七种、数学教材多册。在湄潭的七年间，他与他的学生在微分几何领域开创了一个新的境界，他被称为“东方第一几何学家”。著名中国科技史研究专家、英国剑桥大学教授李约瑟博士1944年来中国时曾到浙江大学参观，他对浙大师生在湄潭极其困难的条件下，开展的科学研究水平之高和学术风气之浓厚十分惊叹，他曾在考察报告中说“这里还有一个杰出的数学研究所”，并称赞浙江大学为“东方的剑桥”。

抗日战争结束后，时任“中央研究院”数学研究所代理所长的陈省身认为，培养新人是当务之急，因此函请各著名大学推荐近三年内毕业的最优秀学生到数学研究所培训。当时被推荐者人数不少，他从中挑选出十五名，其中七名是浙大毕业生。陈建功和苏步青在抗战期间培养了数十名学生，他们中的大多数在二十世纪中后期成了在中国各高校培养数学人才的栋梁。