1958年，中国科学院利用自身的优势，创办了一所培养新兴学科和交叉学科科学技术人员的新型大学中国科技大学，赵九章担任中国科技大学应用地球物理系首任系主任和高空大气物理教研室主任，与中国科技大学结下了不解之缘。

　　1958年，赵九章兼任科大应用地球物理系首任系主任。他带头编写了应用地球物理系第一批学生简章，对地球物理系的3个专业的内容和发展的新趋势作了详细的介绍。他指出，我国境内的地壳具有很复杂的类型，并且拥有地球上最特殊的地区青藏高原。如果有足够的干部从事这项工作，我们有一切条件在六七十年代里使中国的地壳物理学走在世界前列。中国科大应用地球物理系的任务之一就是培养这方面的研究干部，因此他希望有数理基础并愿致力于开辟科学新园地的青年报考这个系。他还在探讨地球物理学的生长点时说，中国科大注意到地球物理科学新的生命力，注意到这门科学在今后祖国社会主义建设中所起的作用，为了及早培养一批有高深的数理及新技术基础，并掌握现代高空物理及人工控制天气的发展状况以及本国在这样一些方面工作的研究骨干，特在校内设立应用地球物理系来开展这两方面的科研工作。

　　1960年4月，他在上海开会期间写信给同学们，鼓励他们要勇于进取，发挥斗志，克服各种困难，在学业上作出好的成绩，向五一献礼。

　　1962年，赵九章先生在科大一次教学工作座谈会上指出，专业课程中要把基本的东西先讲好。专业课内容讲系统的研究工作而不是文献综合，使研究生能初步接触到第一线的工作，就能表现出我们的特色来。大部分基础学科科学的生长基地都在科学院，承担国家科研任务的都在科学院的几个大所。而科大又是全院办校所系结合的，这样就非常容易把学生带到科研工作的第一线去，这样培养出来的学生就会比别的学校更有特色一些。他还强调所内研究人员在从事教学工作时要增加与年轻人的反馈与互动，即教学相长。通过教书能大大的提升教学者本人，一年一年接近年轻人可以青春常在。他鼓励老师在课堂上做表演，让学生从感性认识到理性认识。

　　1962年，青年教师王水从南京大学来到科大应用地球物理系任助教。赵先生对年轻教员的要求十分严格，那时他正在组织地球物理研究所的一批科学家在中国科技大学讲授高空大气物理学课程，并亲自担任大气振荡和高空大气中潮汐现象的主讲。由于国内空间物理学科刚刚起步，还没有一本适合高校有关专业师生进行工作和学习的参考书，赵先生在教学讲义的基础上，组织编写《高空大气物理学》专著，要王水协助他参加高空大气结构部分的工作。为完成这项任务，王水花费很多时间在中国科学院图书馆查询、苦读，不仅锻炼了基本功，还拓宽了知识面。有一次王水在一篇德文资料面前一筹莫展，只好回去向赵先生诉苦。赵生生严肃地对他说：“你能看懂俄文，又能看懂英文，应当可以阅读德文文献，回去翻译出来给我。”王水回去后对照字典翻译出了中文稿，有些地方词不达意，赵先生在百忙之中帮他作了修改并鼓励王水多学几门外语。王水正是在赵先生这样的耳提面命之下成长起来的，后来王水在空间科学方面作出了优异的成绩并当选为中科院院士，还为中国科大地球物理与空间科学系的教学和科研作出了很大贡献。这些也是与赵九章先生早年对他的指导和培养分不开的。

　　赵九章很爱才，他一生孜孜不倦地选拔和培养优秀人才。他很重视学生的成绩。他还常嘱咐其他年轻教师要经常接近学生，尤其是优秀学生，更进一步了解这些学生的思维方法与解决实际问题的能力。他亲自阅读同学们的毕业论文，并对优秀论文进行细致的评审和修改。中国科大校史馆至今还珍藏着他给科大地球物理系1958级学生周国成毕业论文的评审意见：他肯定了论文的学术价值，并鼓励他缩减篇幅后早日用英文发表在学报上，防止被外国人捷足先登。

　　1964年春节期间，科大宴请了科学院在科大兼课的所有老师。赵先生从严济慈副校长口中得知，在地球物理系空间专业有一位很好的学生，便采取一定的措施进一步考察了解该学生的情况，并通知系里将其毕业论文安排到他们组做，以进一步了解这位学生开展研究工作的素质。在做毕业论文期间，他们发现该学生有很好的数理基础，能刻苦钻研，而且还通过扎实的工作发现了国际地球物理学会主席、国际著名地球物理学家查普曼教授文章中的一些错，使其原来的论点进一步完整。赵先生将他作为一号种子选手吸收到他的研究集体磁暴组中。二十几年的工作实践证明他不愧为一名优秀的科学工作的人，他就是后来长期担任科大空间科学与地球物理系主任的胡友秋教授。

　　有一次，赵九章去外地参加一个重要会议，将原来准备为第一届中国科技大学空间物理专业讲授的那部分空间物理课的讲授重担交给他的一个学生。他发现这个学生不愿意教书，怕教书耽误科研，就很严肃和形象地对他说：“研究所的人的知识如同鸡爪子，他在几个领域有很深的知识，但在几个领域之间往往很难连贯起来。通过讲课可以使你的鸡爪子变成鸭掌。”先生虽然很严格，但是非常关心爱护年轻人。中科院空间中心教授徐荣栏回忆了赵先生的一段让他难以忘怀的往事：三年自然灾害时期，他的女儿出生了。由于难产，孩子出生后一直在温室里。加上当时又买不到营养品，孩子的抚养成了问题。赵先生坚持让家人将国家照顾特级科学家的两瓶牛奶，每天送一瓶给徐荣栏的女儿小燕幸。事后他才发现，先生因困难时期缺乏营养也得了浮肿病，小腿都浮肿了。

　　1960年底，赵九章给周恩来总理写信，建议恢复招收研究生工作。1962年10月，赵九章给中国科学院副院长张劲夫、副秘书长郁文写信，提出中国科技大学应该开办研究生院，为中科院培养研究生。信中写道：“我院办有科技大学，将来亦必逐渐加重研究生的培养，在我院开办研究生院之前，是不是能够考虑我院及科大的详细情况，逐渐采取一些措施，为我院开办研究生院作好准备。”他还在信中就研究生入学试题、研究生课程讲授、研究生毕业考试及论文答辩等方面提出了具体建议。中国科学院副院长张劲夫、吴有训，科大党委书记郁文就此信作了批示，表示要考虑赵九章先生提出的建议。

　　1963年5月，赵九章再次致信副院长张劲夫和科大副校长武汝扬，提出可以先办研究生班，后建研究生院的建议。信中说道：“科大已经办了5年，教学基础已逐渐建立，我校的特点有二：一是有较多的科学家从事科研第一线工作，二是各所都是国家的重点研究单位，有较好的大型实验设备。因此我们一定要充分的发挥这两个特点，一方面在今后高年级教学中予以体现，另一方面应参考美国一些著名大学（如加州理工学院、麻省理工学院、普林顿大学等）的情况，逐渐把重点放在研究生院，让研究生院成为中国培养研究生的一个中心。但是考虑到成立研究生院事关重大，不是短期能解决的，因此我们提议在地球物理系内先试办研究生班，请学校代为解决外语及有关基础课程的旁听等问题，地球物理所解决某些专业的课程和专题报告等。由所系共同负责试办，取得经验，对将来成立研究生院会有帮助。”张劲夫再次批示并请科大提出创办意见。

　　1964年5月，中国科技大学开始在科大空间物理专业招收研究生，研究方向为：磁暴及日地空间相关现象的理论研究。后来由于“”的干扰，研究生院创办工作中断，但这几年的工作为1978年科大创办中国第一个研究生院奠定了基础。