Podczas konferencji wersalskiej (1919-1920) przekazał stronie amerykańskiej raport dotyczący Polski pt. Raport o Polsce do użytku delegacji amerykańskiej na konferencję pokojową (później jego wkład w ustalenie granic Polski i na rzecz propagandy sprawy polskiej docenił prof. Eugeniusz Romer). Po odzyskaniu przez Polskę niepodległości Arctowski wrócił do ojczyzny. Od premiera Ignacego Paderewskiego otrzymał propozycję objęcia stanowiska ministra oświaty (Ministerstwo Wyznań Religijnych i Oświecenia Publicznego), lecz jej nie przyjął. O Arctowskiego zabiegały wówczas dwa polskie uniwersytety: Uniwersytet Jana Kazimierza we Lwowie, oraz Uniwersytet Warszawski. Arctowski wybrał uniwersytet we Lwowie i wkrótce zorganizował tam Katedrę Geofizyki i Meteorologii, która następnie przekształciła się w Instytut Geofizyki i Meteorologii. Kierował nim do 1939. W tym czasie opublikował wraz ze swym zespołem ponad 130 prac naukowych. W latach 1921–1939 ukazało się 10 tomów „Komunikatów Instytutu Geofizyki i Meteorologii UJK” – wydawnictwa, którego Arctowski był redaktorem naczelnym. W 1935 został członkiem Polskiej Akademii Umiejętności. W roku akademickim 1927/1928 pełnił funkcję dziekana Wydziału Matematyczno-Przyrodniczego UJK.