胡适对上述两家评论十分感兴趣。因此当他知道王国维所写文章的内容后，即于1924年4月17日致函于王氏说：闻近有论戴东原水经注释之作，望能在《国学季刊》发表，并称：“季刊此次出东原专号，意在为公平的评判，不在一味谀扬。闻尊文颇讥弹东原，同人决不忌讳”云云。王当时在清华任教，不便允胡适之约，后将此文交给《清华学报》编辑部。该刊于1925年公诸于世。当时曾轰动一时。到1936年孟森继王氏之后发表批评戴东原作伪的文章，曾向《国学季刊》投稿。当时，胡适曾写信给魏建功表示欢迎，并同意王、孟的观点。他说：昨天莘田（即罗常培）说，心史先生有一长文给季刊，亦是证实戴东原偷赵东潜（一清）水经注一案。莘田说你颇有点迟疑。我托他转告你不必迟疑。我读心史两篇文字，觉得此案似是已定之罪案，东原作伪似无可疑。古人说，吾爱吾师，吾尤爱真理，东原是绝顶聪明人，其治学成绩确有甚可佩服之处……但聪明人滥用其聪明，取巧而讳其所自出，以为天下后世可欺，而不料可欺于一时，终不可欺于永久。”从上所述，可见胡适对此案的态度很明显是同意王、孟等人的看法的，但他用了一个“似无可疑”的词来表达自己的意思，这又说明他对此案并非完全同意，还有保留的余地。
6年后，当王重民再提此案时，便引发了他原有的怀疑心绪，于是与王互相唱和，并在王的鼓励和协助下对《水经注》这一公案重加审理。为此，胡适亲自到华盛顿美国国会图书馆借阅该馆收藏的各种水经注版本，及有关这一案件的资料进行审查。他的结论是此案材料太多、范围太大、问题太复杂，没有时间来研究这一大架文件。他计算了一下，各种版本《水经注》加在一起共有二百三四十万字。他说：“我哪有工夫细细研究这200多万字的材料呢？”但是王重民再三相劝说：“胡先生，你若不开审这案子，我怕将来不会有别人肯干这件事的。你既有意重开审判，必须现在就做，现在不做这事，将来回国后，决没有这清静工夫来做这件大工作了。”在王的怂恿下，胡适鼓起勇气投入了这一工作。后来许多朋友知道他重审此案，热情帮忙，于是在他身边很快收集到了近30部《水经注》本子。经过了7个月的工夫，胡适对各本进行比较、研究了这七八百万字的资料，他说：150年大疑案所以越审越糊涂，都是因为承审的学者们都不曾费这番“笨工夫”。他们没有我的好机会，可以聚集这些本子，可以全副精力去比较对勘。他在给王重民的第四封信里谈体会时说道：“昨日借得经韵楼集，赵氏水经注释及朱笺刊误及影印永乐大典本水经注，费了一日两夜之力，细细对勘，始知此案果是大冤枉。王、孟两先生都该罚打手心也！”之后，他写了一篇4万字的长文《全校“水经注”辨伪》，举出15个证据，说明薛福成刻的《全氏七校“水经注”》从头到尾都是伪造的。并称证明全校本之伪，是为全谢山（祖望）洗冤。证明赵一清校的《水经注》与“四库本”确有不同，是为赵洗冤。证明戴东原决未见全、赵之书是为东原洗冤。因为此书是过去“反戴”学者的有力证据，胡适抓住这个力点进行考证，结果证明是一部伪造的书，这样便从根本上否定了对方的意见。此文写好后，胡适曾寄请王重民看过。王回信大加赞扬说：适之先生判明断定这部全校水经注是王梓材一手假造出来的，于是张穆和张穆以后被王梓材欺骗了的人都失了凭据。案情娘家都被适之先生一一追询出来。他还恐读者由于成见不易解决，又把三家的水经注刻本和校注爬罗剔抉；以全还全，以赵还赵，以戴还戴。并且选出若干条，一一并列着摆在纸上指给大家看着说：你如果以为东原见过，并偷用了赵一清的书，这些地方，赵的明明比戴的好得多多，戴为什么偷坏的，不偷好的呢？你想东原是这样蠢笨吗？不论怎样固执的人，看了没有不哑然失笑，以为“百年疑案，不过尔尔！”胡适此文写好后一直没有公开发表，现收入《胡适手稿》，作为他考证这个问题的第一篇文章。其中有些观点后因有新材料出现曾加以修正，但对其为戴震翻案的基本立场并没有改变。所以他不断进行深入研究，又写了许多文章来阐述自己的心得。杨联升曾这样评议道：胡适从1943年11月起重审此案，前后近20年，他的用力之勤令人惊叹；收获的丰富连胡适自己都没有预想到，对于所谓“戴（震）偷赵（一清）、赵戴皆偷全（祖望）之说”，胡先生早就提出了不可信的证据，现在把他的大批考论文字印出来更可以让人充分评论。胡颂平也在其编写的《胡适之先生年谱长编初稿》中说：胡适用千百个证据来把这个诬告的大案子昭雪了，使全祖望、赵东潜、戴东原都得一个公平的估价。
胡适审查此案是比较慎重的，若发现新材料便及时纠正，本着他自己提出的“大胆假设、小心求证”的方法去做。1952年12月他在台湾大学文学院的一次学术报告中说：“大家说是戴东原偷书，我找材料发现戴东原两个本子；这两个本子可以互相参照。这两个本子有三个大缺陷，以这三个缺陷可以证明戴东原没有偷全、赵两人的书，主题可以解决了。”这是胡适多年研究之所得，也是较为后期的结论。与此同时，他还谈了他的心得和体会。他说：“这个案子审了多年没有审出来，为什么到了我的手里可以审出来呢，因为当初审的人，不肯花多的工夫，我花了5年工夫，找出许多新材料，所以审出来了。同时又查明张穆、魏源、孟森、王国维他们为什么骂18世纪一位了不得的大哲学家、大思想家戴东原是贼呢？因为戴东原是当时思想的一个叛徒，批评宋朝理学、批评程子、朱子。骂戴东原这一班人，又没有下多的工夫。”从上所述，可见这桩公案并不简单，它不仅牵扯到证据问题，而其中还有一个思想问题躲在背后，这就使得案情更为复杂了。
胡适花了很大的精力去为戴东原申冤，他说是“为人辩冤白谤是第一天理”，并以此为自豪。但结果如何呢？后来学界众说纷纭：有同意的，也有反对的，都振振有词。看来这桩公案还得留待后来人去解决了。不过一些熟悉胡适的人认为，他把晚年有限的宝贵时间使用在这个问题上实在可惜！如果用来写他的后半部书《中国哲学史》那该是多么的有意义啊。
这段时期，胡适在美国除了做学术研究工作，有时也应邀到一些大学里去讲学。但对国内的抗日形势也还是关注的。1944年冬，日本侵略军大举进攻我国西南边陲云南、贵州两省，情况十分危急。在一些朋友的鼓励下，他决定出面谋求美国军事援助，曾写信给美国陆军部长和财政部长，希望他们注意中国抗战形势之变化，并请给予援助。与此同时，并于12月17日同国内文化、教育、实业界的代表人物张伯苓、蒋梦麟、林语堂、于斌、胡霖等21人发表联合宣言，要求盟国修改战略，立即采取有效的军事行动在中国战场上打击敌人。这个呼吁当时在客观上是起一定促进作用的。因此，后来日军再不能继续深入云贵了。次年由于国际国内反法西斯军事力量在各个战场上有力地不断打击了敌人，1945年8月14日日本被迫正式宣告无条件投降。打了八年的抗日战争终于胜利了。全国人民怀着喜悦的心情、噙着热泪欢迎这来之不易的胜利。
胡适在国外听到这个胜利的消息后也感到无比的高兴！但随之而来的是国内又出现了内战即将到来的预兆。这使他很不安。这时蒋介石为了掩盖备战的阴谋装出和平的姿态，表示愿意与中国共产党谈判，并三次电延安邀请中共军委主席毛泽东来重庆谈判。胡适从改良主义的立场出发也发了一个电报请王世杰转交毛泽东，劝他放弃武装，以和平手段来进行斗争。他的电文是这样写的：
“润之先生：顷见报载，傅孟真转达吾兄问候胡适之之语，感念旧好，不胜驰念。22日晚与董必武兄深谈，弟恳切陈述鄙见，以为中共领袖诸公，今月宜审察世界之形势，爱惜中国前途，努力忘却过去，瞻望未来，痛下决心，放弃武力，准备为中国建立一个不靠武装的第二大政党。公等若能有此决心，则国内18年之纠纷一朝解决；而公等20余年之努力，皆可不致因内战而完全消灭。美国开国之初，吉佛生十余年和平奋斗，其所创之民主党遂于第四届大选获得政权。英国工党五十年前仅得四万四千票，而和平奋斗之结果，今年得一千二百万票，成为绝大多数党。此两事皆足供深思。中共今日已成第二大党，若能持之耐心毅力，将来和平发展，前途未可限量。万万不可以小不忍而自致毁灭！以上为与董君谈话要点，今特陈达，用供考虑。胡适，八月廿四日。”
在此之前，7月1日傅斯年代表国民参政会访问延安；返渝时，毛泽东则请傅回去后代问老师胡适好，代问同学顾颉刚好（据杨向奎先生述说）。因此电文的开头，胡适有“感念旧好，不胜驰念”的话。这也可能是引发胡适打这封电报的动机。其次是当年6月，同盟国在美国旧金山召开联合国制宪会议，通过宪章。胡适被国民党政府指派为中国代表团成员之一，出席了这次会议。会议期间，他与中共代表董必武就战后问题进行了交谈。所以提到“以上为与董君谈话要点”云云。胡适的这封电报，受到国民党的欢迎，各报皆加以转载，说明它在客观上对国民党政权是有利的。
同年8月28日，中国共产党为了国家民族的利益，为了团结教育全国人民，派出以毛泽东为首的代表团从延安抵达重庆。王世杰将胡的电报转交给毛泽东，毛未加理睬。胡适晚年回忆此事说：“我在电文里用严肃而诚恳的态度央求他……当然，我一直到今天还没有得到回音。”想得多天真！其实，毛泽东在返回延安后不久，在《关于重庆谈判》的报告里已明确宣布：“人民的武装，一枝枪、一粒子弹，都要保存，不能交出去。”这个声音，不仅提醒人民注意，同时也是对胡适及其持同样观点人的答复。说明中国革命的特点是武装的革命反对武装的反革命，这是不可动摇的。
之后不久，战时留居昆明的北大、清华、南开要相继复员回到北平与天津。由于蒋梦麟已在国民党政府任职，不能继续出长北大，教育部需要重新物色人选。这时，胡适突然接到重庆来电，要他回国担任北京大学校长，并在未征求他同意的情况下，于9月6日在报上公开发表了这一任命。教育部长朱家骅致电胡适说：“梦麟兄因任秘书长，依法不能兼任校长，故力推兄继任。主席暨弟与北大同仁亦均认为非兄莫属。公意如此。务请俯允。复员在即，不及征求同意，拟先提院发表。在兄未返国前，孟真兄虽抱病已久，暂行代理，特电奉达，并请速驾是幸。”随后，北大同仁汤用彤、周炳琳、傅斯年、郑天挺、吴景超、贺麟等皆有函电致候胡适，表示热忱欢迎，并望在美聘请优秀教师回来复兴北大。江冬秀时在上海，闻此消息当然感到十分欢喜，但她对胡适回国当校长却不感兴趣，她说：“报上知道你决定接北大事，我是万分高兴回北平去住，但是你做校长，我有点不赞成。”
胡适在各方面的劝驾下欣然允就此任，于是回电朱家骅、蒋梦麟、傅斯年，向他们表示这个意思，并很客气地说：“北大复员，仍不可无梦麟兄之领导……梦麟兄为政府征调，只是暂局。孟真兄肯扶病暂代，最可感幸。将来弟归国，若不得已，亦愿与孟真分劳，暂代一时，以待梦麟兄之归，此意至诚恳、乞亮察。”并称明年2月由海道归国。之后，胡适在美积极筹备返国事务：首先规划学校的建制及人选，其次是迎聘新教师。为此，他与在美的学人联系，倾听他们的建议。当时罗常培、杨联升、饶毓泰等人都提了不少建设性意见，饶还推举了一批人才请胡适考虑聘请为北大教授。当时提到的有张文裕、彭桓武、马仕俊、张宗燧、马祖圣、李作浩、李仲揆、汪敬熙、钱学森、郭永怀、黄昆等人，其中建议聘钱学森为工学院院长。马大猷主持电学工程系。胡适对此非常高兴，很快回信给饶毓泰，决定聘钱为北大工学院长，并请饶再约定物理系及工学院人才。不过后来情况有所变化，钱学森写信给胡适说：因为在加省理工学院航空系任事，与校方约定一两年后回国。故北大如定明春开办工学院，则学森无参加可能。胡适感到很失望，但对他仍寄予希望，希望他工作完毕后返国到北大任教。后来北大开学，工学院院长由马大猷担任。
在饶毓泰等人的大力协助下，胡适在美经过紧张而繁忙的筹备工作，正准备按期返国，不料心脏病又突发了，许多朋友劝他暂不要回国；国内朱家骅、王世杰等人已有电报劝，于是他稍作调养，后来在1946年6月5日离纽约回国。在船上的生活，他还是在弄他的《水经注》。
