1942年，束星北又开始探索任意参考系之间的相对性问题，试图放弃爱因斯坦的统一场论，由等效原理中的时空变化率进入相对论，只承认洛仑兹变换，将普遍时空变成相对于运动质点的时空，而不是一个唯一的统一的时空。他曾用瞬时微分洛仑兹变换方法，得到任意相对运动的参考系之间的变换，电磁场张量在具有相对加速运动的参考系之间具有相对性。束星北所研究的都是相对论的基本问题，但由于是尚未成熟的课题，更由于战争和其他因素影响，研究探索多次中断，未能继续深入下去。
　　1944年10月—1945年9月，束星北曾被借聘到重庆军令部技术室任技术顾问1年。期间，于1945年春，束星北领导研制成功中国首部雷达，因此被誉为“中国雷达之父”；8月，作“原子弹理论”学术报告。
　　束星北在浙江大学任教近20年，教过理论力学、理论物理、量子力学、热力学、电磁学、无线电、狭义相对论、广义相对论等课程，并与王淦昌合开过高等物理讨论等课程。他着重讲透物理学的基本概念和基本原理，凡领受过他的理论启蒙的学生，都会经历到理解了一个基本原理的真谛时那种豁然顿悟的乐趣，欣赏到理论思维的威力和自然界奇妙的统一性。
　　1952年45岁以前，束星北在物理方面的研究工作涉及相对论、量子力学、电动力学、统计力学等多个领域，其主要工作在广义相对论与量子力学方面。
　　1952年，因院系调整，束星北到青岛山东大学物理系任教授。面对国民经济发展的需要，他放弃相对论研究，决心献身气象科学，转向大气动力学研究。在他主持下的气象研究室，从开始只有几个人发展成为20多人，1953—1954年，写出气象研究论著近10篇，从物理学角度对大气动力学作了理论探讨。后来，山东大学成立海洋系，物理系气象组转入海洋系，束星北任海洋系气象研究室主任。
　　1955年，束星北在“肃反”运动中受停职审查，审查结论为没有反革命历史问题，公开宣布取消政治嫌疑。
　　1957年，束星北在反右运动中又因对肃反中的错误做法提出坦率批评而受到批判。
　　1958年10月，束星北被错定为“极右分子”和“历史反革命分子”，受到开除公职、“管制劳动”3年的处分。
　　1960年，束星北转到青岛医学院任教员，继续管制劳动。
　　1964年10月，当他听到我国第一颗原子弹爆炸的消息时，不禁在家号啕大哭。他为自己有力不能出，有志不能酬而痛心，為不能与王淦昌在现场并肩战斗而伤心。他哭得如此伤心，全家为之震动，因为家人从来没有见他流过眼泪。即使在自己遭到错误对待的境遇下，束星北仍然对祖国的日益昌盛感到由衷的高兴。
　　1965年，束星北被撤销管制。同年，他完成中国首部《狭义相对论》，但直到1995年才得以正式出版。

　　1980年春，束星北在动力海洋学习班上，与中国科学院声学研究所汪德昭所长共同倡导，在中国近海开展海洋内波的观察研究，在海洋研究所组建了由他领导的海洋内波研究组进行内波理论的探索研究和现场观察。为此，展开了测温链的研制，1981年完成了由12个铂电阻探头构成以单板机控制、取样、记录的测温链，并在黄海进行了内波测量试验。接着又开始研究16个热敏电阻探头构成的微机控制、取样、记录的测温链。
　　1981年起，束星北先后当选为山东省和青岛市物理学会名誉理事长，中国海洋物理学会副理事长、名誉理事长。1983年1月，任中国人民政治协商会议山东省第五届委员会委员。
　　1983年10月30日凌晨3时，束星北因患老慢支和肺心病，病逝于青岛。■