Po wojnie objął kierownictwo Zakładu Fizyki Teoretycznej w Uniwersytecie Warszawskim. Zajmował się odtworzeniem zniszczonego podczas nalotów dzieła Podstawy poznawcze fizyki. Żył samotnie. Zmarł nagle, na atak serca. Pochowany na cmentarzu Powązkowskim w Warszawie (kwatera 196-1-22).
Praca naukowa Czesław Białobrzeski jest autorem około 100 prac z zakresu termodynamiki, teorii względności, teorii kwantów, teorii budowy i ewolucji gwiazd, spektrografii, astrofizyki oraz filozofii fizyki. Zwrócił uwagę na rolę ciśnienia promieniowania w utrzymaniu równowagi wewnętrznej gwiazd. Prace dotyczące tego zagadnienia opublikowane w 1911 roku przyniosły mu światowe uznanie. W zakresie filozofii rozważał zagadnienia indeterminizmu w aspekcie fizycznymNa XXXV. Zjeździe Fizyków Polskich w Białymstoku prof. Andrzej Kajetan Wróblewski (Instytut Fizyki Doświadczalnej UW) przedstawił referat nt. „Fizyka w Polsce wczoraj, dziś i jutro” – krótką charakterystykę fizyki w Polsce XX w. Zaprezentował wskaźniki bibliometryczne, liczby dotyczące stopni i tytułów naukowych oraz liczby studentów fizyki.