最后，也是最重要的，三峡工程地处中国内陆的重要位置，由美国人设计掌管三峡工程势必有损我国主权。
张光斗三次写信恳切地陈述己见，但是都没有被采纳。钱昌照早年毕业于英国牛津大学，他很理解张光斗，但这是蒋委员长的命令不能违抗。于是，1945年5月，张光斗遵命回国。他与柯登在纽约会合，一起登上了飞往中国的航班。
3 我不能离开我的祖国
在回国途中，张光斗喜获日本无条件投降、抗战胜利的大好消息。
回国后，张光斗在重庆与妻儿团圆，其乐融融。儿子元正已满周岁，第一次看到父亲，被陌生的父亲吓得哇哇大哭。
不久，张光斗和柯登去资委会报到，开始投入三峡工程的工作。当时，成立了全国水利发电工程总处和三峡工程委员会两个组织，以决定工作计划和有关单位的分工，张光斗被任命为总工程师兼设计组主任工程师。作为一个实事求是的工程师，他充分认识到当时要建成三峡水利工程几乎是不可能的，而当前迫切需要而且也有可能实现的是修建一些中型水利站。他的这个建议得到了上级领导的支持，于是这也成了总处的工作方向。不久，张光斗就着手上清硐水电站的勘测设计工作。
1945年冬，萨凡奇来到位于重庆长寿城的水电总处查看三峡坝址。经萨凡奇的推荐介绍，美国莫里森克努特孙公司承包了坝址的地质钻探工程。通过艰难的协商，最后达成协议，美国公司带来8台钻机和20位技术工人，而厂房等其他设备则由中方提供。
1946年，水利发电总处迁到南京，工程人员全部搬迁到南京，柯登以及钱玫荫母子先乘坐民航飞机回南京，张光斗则等长寿工地收尾工作结束后再走。他先乘木船到宜昌，然后坐轮船去南京。经过三峡时，他再一次被三峡的水利条件深深吸引。他想，总有一天，中国人将建成三峡工程！经过宜昌，他还特地去看望了三峡勘测队。看到工作人员的生活条件异常艰苦，他心里很难受。
抵达南京后，张光斗夫妇携子回沪探亲。年近花甲的老岳母一见到他们便激动得老泪纵横。幸好，近来家庭经济状况较好，大家都很开心，自然也非常喜欢小名小华华的元正。然后，他们乘轮船到了江苏鹿苑老家。母亲见到张光斗喜出望外，但想到上次分别之后家里的诸多变故，她又忍不住痛哭流涕。在父亲坟前，张光斗想起父亲对自己的宠爱和支持，忍不住大放悲声。母亲说自己年事已高，决定将家产分给他们兄弟。张光斗坚决不要任何东西，但母亲坚持要分一份给他，他再三推脱，最后只收下了一些纪念品。解放后，张光斗才从大嫂那里知道，当时母亲还是把给他的那份家产偷偷转到了他的户头上。父母的恩情比天大呀，叫他永世难忘！直到晚年，张光斗还在后悔自己从来没有尽到做儿子的责任。
1946年5月，水电总处正式在南京三元巷开始办公。此时，美国莫里森克努特孙公司的钻机和设备已经运到宜昌，20位钻工也已到达南京。萨凡奇介绍来的垦务局地质师琼斯和其他工程人员陆续抵达南京。柯登总工程师领导规划组开始进行水能资源估算，他们先后考察了杭州钱塘江、台湾日月潭水电站、福建古田溪、广州翁江等地的工程情况，并进行技术指导。
1947年，在辽沈战役中，国民党军队节节败退，作为中央政府所在地南京的各大院校爆发了学生运动，热火朝天地掀起了一场反饥饿反内战及迫害的革命洪潮。而张光斗仍然奔走于全国，指导各地的水利建设。
1947年底，柯登工程师的三年合同期满，即将回美国去。此时辽沈战役已经结束，解放军解放了东北地区，并大举向南挺进。国民政府摇摇欲坠，柯登觉得国民党必败，共产党将解放全中国，时局混乱，短期内没有机会搞水电建设，像张光斗这样的国民党政府人员还可能遭到惩罚。因此，他竭力建议张光斗先去美国工作几年，待国内稳定之后再回来也不迟。他先生多次劝说张光斗带全家同去美国，护照签证他都可以帮忙办理，旅费也可由他先垫付。他甚至为张光斗做好了去美国后的发展规划，比如他们合开顾问公司等等。
张光斗感谢柯登的好意，但委婉地拒绝了他的好意。中国养育了他，他深知建设祖国报效人民的责任重大，无论战乱还是和平他都不会离开。况且共产党也需要建设人才，他一不是地主，二不是资本家，相信共产党会保护他的。在几次与共产党游击队的短暂接触中，他更坚定了这个信念。当时，柯登还找张夫人进行劝说，但亦未果。
一次，柯登对工程处的潘仲渔说，张光斗这个人真的很奇怪，有这样好的机会都居然不肯去美国。潘先生笑而不答，他知道，中国人的爱国情怀或许柯登是所无法理解的。
1948年，时局更为混乱。10月，淮海战役打响了。南京的各级机关纷纷南迁至上海、广州、台湾等地。张光斗工作忙碌，考虑到安全因素，他先送妻儿到上海岳母家暂时安顿，自己只身一人留在南京。那时，总处的黄育贤处长正设法去美国、香港，他多次劝说张光斗同去国外，还列举了很多留下来可能遇到的种种恐怖，但张光斗丝毫没有动摇。11月，资委会暂时转移到了上海，总处已经名存实亡，很少有人来办公，但张光斗依然坚持工作。
这一时期，很多在台湾的同学诸如费骅、顾俭德、徐正方、宋家治、张仁涛等都很担心张光斗的处境，纷纷来电来信要他去台湾工作，有的甚至连房子和工作都给他安排好了，但张光斗一律婉言谢绝了。因为他目睹国民党的腐败，不愿意去台湾。他要留待共产党解放全中国，为新中国建设更多的水利工程，为民造福。
1948年秋天，水电总处接到资委会将迁往台湾的通知，要求他们将所有文件档案和资料图纸装箱送往资委会电业处，以便装运台湾。从接到文件通知的那一刻起，张光斗就陷入了为难之中。一方面，水电资料图纸是国家机密，价值连城，如送往台湾，则可能一点实际的用处都没有；另一方面，如果不上缴这些资料，他将可能招致杀身之祸。
有一天，同事王宝基来找张光斗，问起是否有资委会要的水电资料图纸。原来，王宝基和共产党有接触，中共地下党消息灵通，知道了此事。王宝基看到张光斗陷于两难的境地，就建议他把真的资料图纸悄悄藏起来，而把假的送出去。张光斗觉得，这样做还是太冒失。王宝基又说，具体事情可由地下党组织来办理，张光斗只负责在清单上签字即可。考虑到这些资料的宝贵价值，张光斗冒着生命危险答应了。后来，地下党组织的年轻工程技术人员把假的资料装了20个大箱，经张光斗签字，送往资委会电业处。而真的图纸资料也装满了20个大箱子，张光斗也在上面签了字，偷偷转入地下藏了起来。一生正直的张光斗从不做偷瞒之事，此次行动完全是为了保存中国水利工程的珍贵资料，虽然内心不免有几分忐忑，但于国于民他都无愧于心。
11月，资委会由南京迁至上海。为了防止这20个装有珍贵资料的箱子毁于战火，张光斗将它们悄悄地转移到上海办公大楼的仓库里。就这样，他在中共地下党的配合下巧施“掉包计”，把包括三峡工程在内的许多珍贵资料保存了下来。解放后，他把这些自己冒着生命危险保存下来的资料全部上缴国家，成为国家“一五”期间水电建设的重要依据。