1939年8月，刘百川得到国民党江苏省政府驻渝办事处主任薛钟泰的引荐，到四川教育厅任编审、秘书，后又改任四川教育科学馆专门委员。此后他生活较为安定，所以潜心著作，完成了巨著《国民教育》。该书出版后，许多师范学校争购为课本（抗战胜利后，江苏各师范学校亦普遍采用）。同时，他还编写了《民众组训》教材和《个学教师通讯》。1986年，《四川教育史》编修者李仲教把《刘百川对四川小学教育的影响》写入史册，并附《刘百川小传》。
1940年秋，刘百川经四川教育厅厅长郭有守介绍，应华西协合大学和四川省干部训练团聘请讲授教育课，从此步入高校教学。
1943年秋，辞去科学馆和省训团工作，专任华西大学副教授，不久，又为金陵大学（战时迁在成都）、四川大学争聘为副教授、教授。刘百川在三所高校先后讲授国民教育、教育概论、教育行政、教育史、儿童教育、师范教育、乡村教育七门课程。此时，他已是公认的名教授和教育学家了。
1946年7月，刘百川回到江苏，任教育厅国民教育科科长，次月，兼无锡教育学院教授。1948年底，国民党已日薄西山，他辞去科长，专任教授。这一期间，他又出版了《学校与家庭》、《现代儿童教育研究》等书。
1949年春苏南解放后，留原校任教授兼社会教育系主任。次年春，学院改组为苏南文化教育学院，任工农教育系主任兼教育专修科主任，讲授教育学等课程。1952年调苏州江苏师范学院（苏州大学前身）任教授、系主任。
在江苏师院四年，他工作勤奋，声誉日隆。他着重研究教育学中最根本问题——教育目的，根据马列主义的教育理论和苏联的办学经验，写成《全面发展的教育》一书，用历史唯物主义的观点论证了“教育的目的是由社会决定的，而不是由个人决定的”，“只有在社会主义社会条件下，人的全面发展，不但是可能的，而且是必要的”；鲜明地提出“全面发展的教育，是智育、综合技术教育、德育、体育、美育的统一”；详细地阐述五育的基本任务与和谐统一的相互关系及实施全面发展教育的原则和途径。全书内容新颖，说理透辟。无奈，该书问世（新知识出版社1957年6月出版）之日，适“反右”之际，以致未能发挥其应有的时代价值与社会效益。1956年秋，刘百川调任江苏无锡师范专科学校教务主任，并代理校务。1958年该校迁徐州，改为徐州师范学院。