1937年，抗战全面爆发。不久，天津失陷，北洋临时迁入西北，组成西北临时大学，在抗战极其恶劣的环境下，北洋默默耕耘，为国家输入大量急需的人才。1945年8月，抗战胜利，天津收复。北洋广大师生和各地校友提出了恢复国立北洋大学的强烈要求。1946年初，教育部正式下令恢复国立北洋大学，着力在天津西沽北洋大学原址复校。此后，泰顺北洋工学院、北洋工学院西京分院、西北工学院和北平部(理学院院长陈荩民接受“北平临大第五分班”，建立北洋大学北平部)四校师生先后返津参加复校。

1945年10月22日北洋大学正式复校开学。复校后的国立北洋大学，在原来工学院的基础上，增设了理学院，从此北洋大学进入理工结合时期。工学院初下设土木、水利、采矿、冶金、电机、航空、机械、化学工程学系八系，后增设建筑工程学系和纺织工程学系;理学院设置与工学院关系密切的物理、化学、数学、地质学四个基础学科系。复校后，北洋大学以“研究高深学术，培养专门人才”为宗旨，制定了“决不忽视穷究学理，同时注重科学应用，使理工有机结合起来”的教学方针，并积极付诸实施;同时，成立土木、水利、采矿、冶金和化学工程等五个工程研究所，积极开展学术交流与科学研究，并着手招收研究生，以培养高级专业人才和研究人员，被各界誉为“科学建国的堡垒”。历经战火的洗礼，北洋依旧保持工科第一的位置。

20世纪50年代，北洋的噩梦来临：1951年9月22日，北洋大学与河北工学院合并，定名为天津大学。当时校友回忆：“当时对校名问题争论得很激烈，因为有人说不改名是吞并，改名才是合并，因此“北洋”两个字是不能用的，于是天津大学就应运而生了。但我觉得把在中国现代文化发展史上占据重要地位的我国第一所正规国立大学的名字改掉，实在不值，更令人遗憾的是至今未被广大人士所认识。”