1910年,他接受美国雅礼会的聘请,在湖南长沙雅礼医院任外科医师,在此期间,曾为杨开慧烈士诊治过疾病(中华人民共和国成立后毛泽东同志接见他时还提及此事)。1914年,他创办长沙湘雅医学专门学校(湖南医科大学前身),任第一任校长。他在医疗工作中深感预防医学的重要,决心从临床医学转向公共卫生学。1914年再度赴美进哈佛大学公共卫生学院攻读,获公共卫生学证书。1915年与伍连德等发起组建中华医学会,并任第一届会长。1926年任北京协和医学院副院长。1927年10月创办第四中山大学医学院(不久先后改称江苏大学医学院和中央大学医学院,1932年改称国立上海医学院),并任第一任院长。1928年7月创建吴淞卫生公所。1937年8月13日,日本帝国主义大举进犯上海,中国守军奋起浴血抗战,颜福庆奋起组织医疗救护队,并任上海市救护委员会主任委员。1938—1939年任武汉国民政府卫生署署长。
1949年,上海解放,国立上海医学院由上海军事管制委员会接管,并成立临时管理委员会,颜福庆任副主任委员。1951年,国立上海医学院改组,颜福庆被任命为副院长。1952年,学校改名为上海第一医学院。这期间,颜福庆和学校的广大师生到上海市郊、嘉定、嘉兴等地为人民解放军突击诊治血吸虫病和核黄素缺乏症,取得很大的成绩。