W 1906 roku po przejściu na emeryturę Benedykta Dybowskiego, Józef Nusbaum-Hilarowicz (w 1907 przyjął chrzest i zmienił nazwisko na Nusbaum-Hilarowicz) zrezygnował ze stanowiska w Akademii Weterynarii i objął kierownictwo Zakładu Zoologii i Anatomii Porównawczej na Wydziale Filozoficznym Uniwersytetu Lwowskiego w charakterze rzeczywistego profesora zwyczajnego. Kierując tym zakładem do śmierci, rozszerzył go, przebudował i zorganizował. Zakład ten stał się z biegiem lat jednym z najnowocześniejszych pod względem naukowym ośrodków zoologicznych w Europie. W nusbaumowskiej szkole zoologicznej wyspecjalizowało się ponad 40 zoologów, spośród których 16 zajęło później stanowiska profesorskie w szkołach wyższych (m.in. Benedykt Fuliński, Jan Grochmalicki, Jan Hirschler, Antoni Jakubski, Rudolf Weigl). Jako wykładowca słynął z wielkiego daru wymowy, a jako nauczyciel młodych kadr zoologów z wielkiego talentu pedagogicznego i ojcowskiej wprost życzliwości. W trosce o naukowy rozwój swych uczniów często wyjednywał im stypendia i wysyłał do nadmorskich stacji zoologicznych, zwłaszcza Triestu, Neapolu i Monaco, z którymi ściśle współpracował.
W latach 1902–1903 był prezesem Polskiego Towarzystwa Przyrodników im. Kopernika.