陈衡哲在北京大学开设西洋近百年小史(相当于现在大学历史系中教授的世界近现代史)和英文课。这样，陈衡哲便成为北京大学第一位女教授，也是中国第一位女教授。其后，陈衡哲还曾随丈夫转任四川大学、东南大学等大学任教授，也都以西洋史为主。
白话文创作
陈衡哲1917年即创作了白话短篇小说《一日》，叙述的是美国女子大学新生在一天中的生活，以“莎菲”的笔名发表于《留美学生季报》，这要早于鲁迅先生在1918年发表的白话文小说《狂人日记》。
陈衡哲在留学期间还发表过《风》《月》等诗，如《月》诗写道：“初月曳轻云，笑隐寒林里。不知好容光，已映清溪水。”《风》诗写道：“夜间闻敲窗，起视月如水。万叶正乱飞，鸣飙落松子。”二诗皆清雅隽永，颇得胡适等人好评。回国后，她又陆续写白话体小说、散文在《新青年》等刊物上发表，其中较有影响的是一篇名为《运河与扬子江》对话体的散文：
扬子江与运河相遇于十字路口
河：你从哪里来？
江：我从蜀山来。
河：我听说蜀山险峻，峭崖如壁，尖石如刀，你是怎样来的？
江：我是把他们凿穿了，打平了，奋斗着下来的。
……
河：真的吗？可怜的江！那你又何苦奋斗呢？
江：何苦奋斗？我为的是要造命呀！
河：造命？我不懂。我的生命是人们给我的。
……
江：你不懂得生命的意义。你的命，成也由人，毁也由人，我的命却是无人能毁的。
这篇文章篇幅不长，却充满了张力，催人奋进，其中“造命”一词颇能表现陈衡哲不甘于平庸的人生观和世界观。
此外，陈衡哲还曾发表白话诗《人家说我发了痴》和白话剧本《老夫妻》等。由于她的文笔流畅自然，语言活泼细腻很快就获得了才女的称号，成为中国现代文学史第一位女作家。
主张女性独立
陈衡哲在五四运动以后就开始积极关注并支持妇女的独立运动。她先后发表了《复古与独裁势力下妇女的立场》《妇女问题根本谈》等文章，还曾就当时女子一结婚就要冠夫姓的现象予以批评：“已结婚的女子们，对于自己的名姓，真是一个大问题。说愿意保留自己的名姓吧，人家便可以说你是与你的丈夫不合作;说从俗的单单做一个某姓的太太吧，但看到一个代表自己个性的名义这样的消灭，不免又要感到一种悲哀。所以我常说，最好的办法，是让一个单单站在丈夫肩膀上的女子，一个除了做某人的太太之外，便一无所有的女子，干干脆脆的做一个某家的太太;你若称她为什么女士，不是反见得有点讽刺她似的吗？”
在现实生活中，陈衡哲在女性权利平等的争取方面也是个性极强。某次集会上，会议主席称其为“女士”而不是“先生”，她当即拂袖而去，满座为之惊讶。
抗日战争爆发后，陈衡哲随丈夫任鸿隽辗转抵达四川，担任四川大学的教授。在此期间，她连续在《独立评论》上发表文章，抨击四川弊政和腐败现象，尤其是对当时四川女学生以“宁当英雄妾，不做庸人妻”为理由争当上层人物小妾现象进行了有力的抨击，但是也因此惹怒了当地的权贵上层，致使她和丈夫不得不先后辞职离开。
陈衡哲一生著作丰富，研究范围广泛。作品有短篇小说集《小雨点》《衡哲散文集》(上、下卷)《文艺复兴史》《西洋史》(上、下册)，以及英文著作《一个中国女人的自传》等，其中尤以《西洋史》的影响力最大。
新中国成立后，陈衡哲曾任上海市政协委员。后于1976年在上海因肺炎病逝，享年86岁。
