7月19日，吴宓再次去赵元任家吃饭，在座的还有钱端升、张奚若夫妇、金岳霖及其美国女友。吴宓说这次饭局是AA制，他怀疑此事由杨步伟发起，“似纠众拥戴赵元任为校长，而由罗家伦暗中主持一切”的。但是吃饭时大家并未提及此事，而是由“钱、张二君述南京大学院、外交部对于清华之态度而已”。钱端升和张奚若二人都是欧美归来的学者，当时又在大学院供职，他们的话非常重要。杨步伟是赵元任的妻子，她在回忆录中说：“……北伐以后，大学院又下了几次的命令要元任做校长，元任屡辞不就并荐贤自代未准，但不久就派了罗志希来长校，好些事就一变当日的清华校风了。”杨步伟争强好胜，她这话虽然不大可靠，但是从中也可以看出大家对清华命运的关心。
罗家伦就任中央大学校长时，其实他本人当时并不十分情愿接下这一棘手的职务。当初中央大学因“九·一八”事变后学潮澎湃，面临解散危机。当时罗家伦深知其中种种困难，对教育行政工作也已有厌弃之感，所以当他得知行政院会议决定派他出任校长时，坚决力辞不就。但他的北大老师、时任教育部长的朱家骅亲自到家，一再以国家及民族学术文化前途的大义，终于说服罗家伦。
罗家伦接掌中央大学时，正当日军欺境，国难当头。罗家伦出任中央大学校长，可说是“受任于动乱之际，奉命于危难之间”，因为此时的中央大学仍漂荡在“易长风潮”的余波之中。10月，中央大学校长张乃燕由于经费等原因而辞职。这一年的年底，中山大学校长朱家骅调任中央大学校长。朱家骅身为国民党中央执行委员，曾任广东省政府常务委员会代主席，禀承当局旨意行事，压制学生抗日爱国运动，为师生所反感。
“九·一八”事变后，因中大学生怒打对外无能、对内傲慢的外交部长王正廷，冲击首都卫戍司令部，围攻中央党部要求出兵抗日，捣砸诋毁学生运动的《中央日报》馆，校长朱家骅引咎辞职。
1932年1月8日，国民政府任命桂崇基为中大校长，为学生所反对，月底桂崇基即辞职。于是政府改任原中国科学社社长任鸿隽为中大校长，任却坚辞不就，校务便由法学院院长刘光华代理。
6月中旬刘光华又辞代理职务，以致校政无人，陷于混乱。此时中大全体教师因索欠薪，宣布“总请假”，发生索薪事件。
6月底，行政院委派教育部政务次长段锡朋为中大代理校长，学生因反对政客式人物来当校长而对段群起殴辱。最高当局甚为震怒，为此解散了中央大学；教育部派员接收中大，教员予以解聘，学生听候甄别。
7月上旬，行政院议决蔡元培、李四光、钱天鹤、顾孟余、竺可桢、张道藩、罗家伦、周鲠生、谭伯羽、俞大维为中大整理委员会委员，整理期间由李四光代行校长职务。可见，罗家伦之所以能出任中央大学校长，固然是得到了蒋介石的信任与器重，可另一方面，也与他“五四”学生领袖的形象，“五四”善后处理中的个人魅力乃至其独特的留学经历有关。这样的校长客观上易为学生所接受。于是，中大这场“易长风潮”，便以罗家伦的到任而告平息。罗家伦在中央大学进行了一系列积极而卓有成效的改革。
1934年，罗家伦认为中大发展的时期到了。当时的中大处都市中心，四面环街，车马喧嚣，不宜研讨学问，熏陶身心，校部面积仅三百多亩，湫隘狭窄，实无发展余地，且师生食宿，杂处市井，难以沟通；教学试验，分散隔离，极不经济，处处都阻碍中大的发展。于是，罗家伦打定主意，另觅新校址，要把中大建成一个能容纳5000到10000学生的真正首都大学，同时也实现他的一个玫瑰色的甜梦。罗家伦的设想，在他多方奔走努力下，不仅得到了当时教育部长王世杰的赞成，而且也赢得了蒋介石的首肯。于是，1934年1月，国民党的四中全会上便通过了“建立中大新校址”的提案，建筑费暂定240万，并由行政院1934年度按月拨付迁校建筑费8万元。随后，罗家伦派人四方勘探，花了几个月的时间，终于选定了中华门外的石子岗一带作为新校址，该处北对巍巍紫金，南连葱郁牛首，东倚天印方山，西眺滚滚长江，山陵起伏，曲折有致，林木茂盛，风景极佳，而且交通便利，与首都各文化学术机构，仍可收彼此合作之效，实在是从事学术研究的理想场所。后来罗家伦曾作过一首《忆南京》，抒发了他内心的美好向往与怀念：
我又想到了雨花台南，
岗名石子，桥唤铁心。
南望牛首，
东望方山，北望紫金。
山头放眼望呵，
大江雄浑，秦淮澄清。
这一水三山之间，
正是理想的学术都城！
新校址选好后，罗家伦悬赏5000元，在全国范围内进行图案设计招标，经公开评定后，由兴业建筑公司绘图承建，共圈地8000多亩，预计30个月完成。倘真如愿，中大必将成为一个环境优美、格局轩昂的全国最大的近代式大学，正如罗家伦自己所认为的“本校是否能成为国家完善之学府，当视新校址是否建筑迁移而定。”可是，就在新校址动工还不到两个月的时候，卢沟桥的枪声响了。
抗战一开始，中央大学先后四次被炸。在第一次被炸后，罗家伦就开始准备迁校。那时，日军刚侵入华北，很多人认为中日会有“和”的可能，他们认为罗家伦的迁校之举是动摇社会人心，是逃兵之举，指责之辞不绝于耳。罗家伦也不解释，关于新校址，大家也意见不一。有的主张迁到南京郊外，有的主张迁至上海租界，有的主张迁到武昌珞珈山。罗家伦认为中日战争会持续很久，如果迁校就到重庆最好。因为从南京到重庆有水路可以直达，四川山陵起伏，容易防空。罗家伦对迁校之事，早有准备，在“七七事变”一年前，罗家伦就叮嘱总务处，造五百多只木箱，箱里钉上铅皮，准备将重要的图书仪器装箱，以备迁移之用。到了真正迁校时，这些箱子对于很多书籍和仪器的顺利搬迁起了很大作用。
中央大学的迁移比较顺利。学生们都坐船离开了南京，全校的图书仪器都搬出来了，不仅如此，还有航空工程系为教学用的3架飞机，医学院供解剖之用的24具尸体，都按计划有条不紊地进行了转移。
在南京沦陷一天前，罗家伦最后一次巡视了学校本部和农学院所在的丁家桥，看到那儿畜牧场中有许多良种的鸡、鸭、猪、牛、羊等，当时已没船、没车，没办法带走了，他不得不召集员工宣布：放弃禽畜，员工转移。
这些禽畜都是学校花钱从外国进口的良种，场长不舍得放弃，连夜发动员工用船把它们运到长江北岸，取道河南、湖北数省，辗转千里，历时两年。当他们带着这些一只不少的禽畜奇迹般地出现在重庆沙坪坝时，罗家伦忍不住落泪，竟孩子一样与那些远道归来的牲畜相拥亲吻。闻知此事，南开大学校长张伯苓感慨道：两个大学有两个鸡犬不留——南开大学鸡犬不留，是被日本人的飞机投弹全炸死了；而中央大学鸡犬不留，却全部都搬到重庆了。
罗家伦在压力之下做出的迁校决定，实际上为中国保存了一个完整的大学。1937年11月初，中央大学就在重庆开学复课，抗战8年中，教学从未间断，损失最小、秩序最稳定，这在当时全国高校中，确实绝无仅有。
在抗战期间，罗家伦曾说过这样一句话：“我们抗战，是武力对武力，教育对教育，大学对大学，中央大学所对着的是日本东京帝国大学。”可见罗家伦的气魄和民族责任感。在抗战初期的1938年开始实行全国联考的几年中，当时全部考生总数的三分之二将中央大学作为第一志愿来填报。中央大学在当时也是全国高校中院系最多、规模最大的一所大学。
在那个充满政治纷争的年代，中大校长一职绝不是一个美差。罗家伦处于各种政治力量争斗与牵制中，承担了很多压力。1941年夏，筋疲力尽的罗家伦辞去中央大学校长的职务。
1943年，政府积极建设西北地区，以增强抗战能力，派罗家伦为监察使，兼西北考察团长，从事陕西、甘肃、宁夏、新疆五省国防建设的考察与设计。
1947年，政府任命罗家伦为首任驻印度大使（印度脱离英国独立）。到任后，他很用心去了解印度的文化、历史、政情，并致力于中印文化交流。当时印度总理尼赫鲁之下的政要、国会议员等经常来请教罗家伦，印度的宪法有些即是仿自我国宪法。印度国旗本想以甘地革命时期纺织土布的纺纱机做图案。罗家伦建议去掉木头架子，只剩一个圆轮，表示生生不息之义，他们欣然接受了。
1949年，共产党的赤焰在国际上逐日蔓延，12月30日，印度宣布承认中共政权。罗家伦基于“君子绝交，不出恶声”的古训，发表极简短的声明：“在两年八个月以前，我带了我政府和人民热烈的希望到印度来，催促象征印度独立的及早实现。就这方面来说，我的使命是达到了。我很高兴，印度现在是自由的、独立的。”1951年1月25日，罗家伦离开新德里前夕，特携甘地的媳妇、孙儿、孙女到甘地的火葬场上，放了一个花圈，行了一个礼后，静默无言地站了一分钟，隔天即飞加尔各达转道抵台北。罗家伦自印返台后，定居台北，担任党史会主任委员。1958年，担任国史馆馆长。1968年，罗家伦记忆力急剧衰退，以身体不适请辞两项职务。
1969年，病势渐重，12月25日，因肺炎、血管硬化等症状并发，病逝台北荣民总医院，享年72岁。