1939年，赵九章在西南联大任教。他为地质地理气象学系高年级学生开设的，是一年6个学分的必修课理论气象。这是该系学分最高的一门主干课。此外，他还先后在航空工程学系、地质地理气象学系和物理学系开设了航空气象、高空气象、大气物理、海洋学等课程，挑起了教学的大梁。为把自己掌握的知识教给学生，没有教材，他就自编讲义油印或让学生传抄。赵九章编著交国立编译馆审查付印的《理论气象学》讲义，是我国该课程的第一部教材。
赵九章是西南联大有名的“严师”之一。他的课堂讲述富于条理，并以清晰的物理概念、严格的数学推演、循循善诱的教学方法吸引人。他强调学生既要学好本专业，又要有扎实的数理基础，并要注重阅读外国文献，掌握学科的最新进展及发展趋势。
自制仪器做科研
赵九章在繁重的教学之余，还担负起不少的研究工作。作为清华大学航空研究所高空气象（与理学院地学系合作）组的负责人，赵九章先后组织开展了在嵩明县城西灵应山建立“清华大学航空研究所高空氣象台”，与“飞虎队”合作搜集气象情报，派人协助盟军举办无线电探空仪训练班，为驻昆中国空军培训了5批气象员等工作。1940年夏，赵九章等人更是想方设法，成功自行设计制造了水银气压表，并代制数十具，使各地的气象台得以继续观测，赢得了国内气象界的好评。
勤奋而严谨的赵九章，在资料奇缺、设备简陋的条件下，除踏踏实实搞好教学研究外，还组织开展高层大气中的辐射平衡、温度分布等研究，与庄前鼎教授合编了《高空气象学》一书，个人著作或合著发表了多篇论文，其中《大气之涡旋运动》一文获教育部颁发的1943年度自然科学类二等奖，迅速成长为我国气象科学教学和研究的领军者。
卖掉赵孟頫真迹
赵九章初到昆明时，在西南联大工学院航空工程学系和清华大学航空研究所任职。他们一家挤在昆明履善巷3号既旧又破的一间半民房里，他一面教书一面进行科研，靠微薄的工资收入，维系着全家清贫的日子，生活过得异常艰苦。
抗战时期的昆明，随大批机关、工厂、学校的迁入，人口剧增，物价飞涨。1940年，为躲避日机的轰炸，赵九章一家同梅贻琦等一批清华人，应著名报人惠我春的盛情邀请，搬到了西北郊大普吉龙院村惠家大院住了3年。1941年6月，学校为帮助教师渡过生活难关，将靠赵九章390元薪金度日的赵家列入膳食补助范围，每人每月给予16.8元的补助。但杯水车薪，不得已，只好节衣缩食，一省再省，赵九章穿的长裤变成了短裤，妻子吴岫霞的棉袄两只袖子“失踪”了，孩子赵燕曾的内衣也变成了“百衲衣”。搬家时，赵九章一家全部的家当只装了一小马车。1942年春节前不久，女儿赵理曾出生，赵九章一家的生活更加困难。
生活所迫，被逼无奈，名门之后的赵九章不得不含着眼泪卖掉了祖祖辈辈传下来的传家宝——元代著名书画名家赵孟頫的真迹。赵家留下的传家宝在当了教授的赵九章手上，不得不易与他人。