1934年4月8日，侯德榜赴美洽谈硫酸铔厂设计合同、设备采购等事宜，并开展学习考察。侯德榜在考察中认为，铔厂的设计必须自成系统，引进技术要立足国情。1936年3月侯德榜回国，任永利铔厂厂长兼技师长，至12月中旬完成25台大型机械设备安装。
1937年硝酸塔建成并投产，是当时亚洲生产规模最大的硝酸吸收塔。永利铔厂正式出产了中国人自己制造的第一批硫酸铵（即红三角牌肥田粉），永利铔厂因规模、人才、技术都属一流，被称为“远东第一大厂”。

永利铔厂运行不到半年，全面抗战爆发，战火逼近南京。
侯德榜遵循范旭东指示，配合抗战需要，工厂转产硝酸铵，并制造地雷壳、军用铁锹和飞机尾翼等军需物资。侯德榜身体力行，激发全厂职工的抗日救国热情，大家全力生产，将制造的炸药等军火物资送往南京兵工厂。
1937年8月21日凌晨4点，日本军机向永利铔厂疯狂轰炸、扫射，铔厂遭到严重破坏，生产被迫停止。

1945年8月，日本侵略者投降不久，范旭东逝世，侯德榜继任总经理，全面领导永利化学工业公司的工作，组织恢复永利碱厂与永利铔厂的生产。
永利铔厂的硝酸设备在战争中被运往日本，1947年9月《大公报》发表题为《侯德榜谈中日工业 拆迁归还工厂刻不容缓》的文章， “任何机件即便是破铜烂铁，也都是中国的需要，也是军民苦斗八年的代价，不论给政府或是给人民，都是中国的财产。” 经侯德榜和李烛尘等人一再严正交涉，1948年4月11日，硝酸设备由日本运送至永利铔厂码头，终于重回中国。

1947年，侯德榜受聘兼任印度塔塔公司顾问总工程师，先后5次赴印度指导、改进碱厂的设备和技术，使该厂生产出优质纯碱。后来印度开国总理尼赫鲁访华时大加赞扬，并引以为中印两国人民友谊的典范。
1949年，侯德榜赴印期间，得知中共中央领导人很关心永利的事业，并希望与他共商国家大计，十分激动。他力克重重阻碍，绕道泰国、香港、韩国赶回北京。
聂荣臻元帅到车站迎接。周恩来总理到永利驻京办事处探望，肯定他克服重重困难回到祖国的爱国精神。毛泽东主席接见他时说，革命是我们的事业，工业建设要看你们的了，希望共同努力建设一个繁荣富强的新中国。