1936年1月，当黄汲清回到祖国，他供职的那个地质调查所，已在日本侵略军的枪炮声下，从北京搬到了南京珠江路了42号，并改称中央地质调查所，所长仍由翁文灝兼任。而黄汲清的另一位恩师、中国地学详第一代宗师丁文江大师刼在勘察湘潭煤矿途中，不幸煤气中毒，猝然长逝，年仅4了岁。
丁文江之死，使中国科学界和歧界痛失一颗光芒照耀的巨星。当时的地质学畀领袖人物翁文灏摇欲生之余，更担忧自己与丁文江一手创办起來的地质调查所及中国地质业的前程。在这之前，翁虽名义丄仍挂地质调査所所长之职，实际已基本不管事，翁此时已升迁为蒋介石的行政院秘书长，所以平时地质调査所的事都由总地质师丁文江负责。丁文江死于1月5日，死前他就地质调查所谁来接任的问题曾对好友翁文灏和胡适有过交代，丁推荐黄汲清，翁对此也十分赞成。因此黄汲清一回国，已是中央政府高官的翁文灏便找他谈话。
德淦，丁先生突然去了，我在政府里又腾不出身。地质调查所的担子就交给你了！
年仅32岁的黄汲清一听，忙惊惶地连声推辞：不可不可，所里有谢家荣、王恒升一批大才大智者，德淦我年轻才浅，实不敢担此重任。先生还是请别人吧！
翁文灏语调深重地说如今日本人已经侵占我东三省和华北地区，中华民族处于危急之中，要重振我山河，离不开矿业发展，而在这个当口，先生走了，你我自当勇挑重任。再说，这不仅是我的意见，也是丁先生生前的遗愿。他流着泪拿出丁文江给胡适与他的信件。
黄汲清听到此处，早已泣不成声。
我……我一定竭尽全力，将先生的未竟事业进行到底！黄汲清如此发誓。
黄汲清断然没有想到，由于他的这一发誓，30年后的一场革命风暴差点把他打人地狱。道理很简单：造反派认为，这是黄汲清效忠国民党政府的铁证。而地质调查所实际上就是国民党蒋介石的情报部门。黄被看中当这个情报部门的头目，不言而喻，肯定对中国人民犯下了滔天罪行。如此3岁小孩也会明白地推断，不打倒你黄汲清还打倒谁嘛！你黄汲清还有什么资格沾发现大庆油田的光？这是后话。
轮到黄汲清出任总地质师和所长时1937年，翁文灏辞去所民之职，黄正式任所长中央地质调查所完成北京周口店猿人和焦作、山西大同等一大批矿山资源与考古的重大发现，成为跻身于国际科学界的知名地学研究机构。根据当时日寇侵华、我国民族工业遭受毁灭性打击、外来援助被全面封锁的情况，黄汲清把在本土上寻找矿产资源作为地质调查所的工作重石油无疑是他梦寐以求的奋斗目标。
他回国的第一件事就是检查浙江长兴县的油苗发现。长兴油苗是在1934年一个煤山矿井中发现的。当时有位叫陆贯一的工程师对此进行粗略研究后，便在报纸上发表文章，说是中国发现了大油田。翁文灏闻讯后，高兴得不得了，调来车辆前去考察，结果差点把命都送了一一中途他的轿车撞在树上，造成头部重伤。惊得好友丁文江忙不迭地在独立评论上写了篇悼念文章一我所知道的翁泳霓X翁的字为泳霓长兴是否真有油，黄汲清对此极为关心。翁文灏与他谈话过后没几日，他便约了盛莘夫、崔克信两位地质学家专程前往。经过几天调查研究，黄汲清他们得出的结论是，这是一个虚假的喜讯。因为像长兴这样的煤炭地层，不可能有大的或较多的石油储藏。
长兴石油虽然扫了国人的兴，但黄汲清对西方人断定的中国贫油之说则更加质疑，他认为中国的许多地质构造，特别是盆地构造，与美国的几个油田十分接近。难道真是西方的月亮也比中国的圆吗？黄汲清不信。
1937年，在34岁的黄汲清正式成为中国地质工作领导人的这一年，中国石油史上出现了一桩了不起的大事，那就是中国历史上第一个重要油田一玉门油田的发现。在这个曾在抗日战争时期和共和国诞生初期为中华民族立过大功的油田上，今天高髙矗立着一座纪念碑。这个纪念碑上刻着人们熟悉的名字，他就是油田的发现者、地质学家孙健初先生。然而，我们大多数人还不知道，除了孙健初先生外，实现玉门油田的发现，还有一位起关键作用的功臣，他就是黄汲清大师。他当时是玉门油田发现与开发的组织者和领导者。
1937年，日本侵华战争已全面开展，中华民族到了生死存亡的紧急关头。日本天皇的关东军占领我东北地区，造成中国能源供应的极度紧缺。为了缓解这一大难题，曾任国民政府外交部长的顾维钧先生以顾少川的名义，串连财界巨头周作民，组织起一个中国煤油勘探公司，以求得一线希望。顾维钧的公司虽然不乏财力，但缺少技术，于是就求助于中央地质调查所。所长黄汲清接到指令后，深感在中国大后方大规模开发石油资源，此事非同小可，即与政府实业部国煤救济委员会委员、勘探队长史悠明商议。
先生是专家，你以为我们的国上上是否真的找不着像样的油田？史悠明问。
黄汲清摇摇头，随手铺开一张地图，说：据大地构造学理论，我认为中国的东北、华北、西北和西南地带都有可能储油。而目前东北、华北两地已被日寇占领，无法开展工作。西南地区虽发现油气苗头，但地理偏僻，交通运输不便。因此开展以陕、甘、青三省为重点的西北部的石油、天然气普査勘探为当务之急。
那就干吧！史悠明迫不及待地说，过去你和我想干也干不成，现在财神爷把钱拨了，时再釆呀！
黄、史商定，组织一寸以中国煤油坳探公司为一方、地质调查所为另一方的混合杏查勘探队，立即着手西北油气普査勘探工作。
这是中国石油史上第一次由中国人自己策划并具规模的石油普査勘探，身为组织者与领导者的黄汲清倾注了巨大精力和热忱。派谁去担当技术负责人呢？对，应当让孙健初去！黄汲清扳着手指将所里的几位大员轮番排了排队，决定由在甘肃河西走廊及祁连山一带做过地质工作的孙健初担此重任。为了慎重起见，黄汲清要求孙健初等先组成一个西北地质矿产试探队，免得把中国石油之希望这锤子扎在大戈壁滩上拔不出来让世人笑话。他的这一战术得到了翁文灏等人的赞同。
就这样，孙健初带着西北地质矿产试探队一行数人从兰州南行，顺洮河西进，过黄河而至青海。归途中经玉门老君庙，在这里发现了干油泉露头。由于当时包括孙健初在内的试探队员对石油地质科学均缺乏一定实战经验，以为此类干油泉无多少价值，便草草作了希望不大的结论后东返。
当孙健初带着远征队伍，垂头丧气地回来将以上情况向所里汇报时，富有石油专业地质理论与实践经验的黄汲清听后，高兴地抡起拳头，打在了孙健初的肩上：孙胖子，老君庙油田有望啊！
怎么个有望？孙健初很不明白。
你不是说那儿是背斜构造吗？
那又怎么着？
嘿，那可是不一样啊！黄汲清来情绪了，胖子你不知道，美国的大峡谷油田也是在背斜构造地带。论构造，论油苗相差无异，我们的老君庙肯定也能打出工业油！
中，只要有希望，我们再远征一次也不亏！这位河南汉子孙健初，此刻也兴奋了起来。
次年11月，孙健初再次带上队伍来到老君庙。此次他们吸取上次的教训，放下铺盖，搭起帐篷，在此安营扎寨。经过6个月的冰天雪地里的艰苦踏勘普查，全面彻底地摸清了这一带的生油层地质情况，剰下的就是打钻见油了！当孙健初写完甘肃玉门油田地质报告时，猛然发现自己仍是在纸上谈兵，说找油找油，可连台钻机都没有呀！
这事也难住了黄汲清。地质调查所的家底他最清楚，论人才、论技术可称世界一流，可论装备却是一个叫花子，穷得连最起码的一台千米钻机都没有呀！他把玉门的踏勘结果和缺钻机的情况一并报告了老上司、行政院秘书长兼经济部长、资源委员会主任翁文灏，以求得帮助。
老蒋的家底你不是不知道，时下又临全面抗战，哪来钻机可行？
翁的话使黄汲清大失所望。对了，有一个地方有钻机！黄汲清突然拍着脑袋，说道：听说延安那边也在打油井，他们那里有钻机，不妨借来用一下！
翁文灏点点头，说：是听说过。不过共产党肯不肯借又是一回事！
黄汲清来了急脾气试试总不妨嘛！再说，眼下不是国共合作吗？玉门要是打出了油，对整个抗日是大贡献呀！
那我去试一试。翁文灏说。
这件事后来真办成了。翁文灏通过关系，找到了正在南京梅园村住的中共代表周恩来。周恩来将此事电告了延安方面。经毛泽东同意，由林伯渠亲自出面从延长油矿调来两台钻机和几名钻井工人，连人带钻机一起长途跋涉到了老君庙。当时具体负责延长油矿钻井的队长就是后来成为共和国石油工业部部长、国务院副总理的康世恩。那时他还是个共产党的连级干部，也是共产党历史上的第一位石油干部。中国石油业从无到有，经过了几代人的不懈努力，已成为中国现代史的组成部分。
黄汲清作为一名旧时代过来的知识分子、科学家，他本对党派之间的事无多大兴趣，但玉门调钻机的这件事，使他对共产党有了第一次的深刻认识。当时他对部下同僚这么说共产党人胸怀坦**，以全局为重，很讲义气，我佩服！
45年后的1982年，当黄汲清在自己成为这个党的一名成员时，还谈起了这件令他终身难忘的事。
有了钻机，玉门油田的钻井工作马上开始。第一口井在钻到130米深时便见油层，日产石油20余桶。孙健初将这一喜讯报到南京。黄汲清高兴得立即复电：继续布井，直至黑龙升天！