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***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》。