1952年5月，赵以成到天津市立总医院工作，在此建立脑系科，这在全国还是首例。这一年，天津医学院成立，天津市立总医院改为天津医学院附属医院，赵以成担任神经科主任、教授。天津医学院附属医院的脑系科不仅业务日增，还为全市其他医院的神经内、外科患者会诊，并且为国内各地医疗机构提供业务咨询和指导。

赵以成的手术技术高超。他广泛研究了脑肿瘤、脑创伤、脑脓肿、脑寄生虫病、脑血管病、脊髓和周围神经疾病、先天性异常等。1955年他制定脑脓肿治疗规程。他强调不仅切除病变组织，还应避免造成病人进一步的记忆力下降和生活困难，并努力研究神经纤维的再生问题。

赵以成在医学、科研、教学诸方面作出了重大贡献，创造特制的胎膜以防止开颅术后脑组织与脑膜粘连。培养出国家最高科技奖获得者王忠诚院士等大批神经外科骨干，使神经外科网点遍布全国各地。主编《神经内外科手册》、《急性颅脑损伤手册》等专著。

经过赵以成及其学生的努力，神经外科在中国蓬勃发展。天津医学院于1981年成立神经病学研究所。1988年又建立了以神经外科为重点、拥有140多张神经外科病床的环湖医院。

1970年赵以成患上直肠癌，手术后，他把病体置之度外，坚持讲学、会诊，孜孜不倦。1974年9月，赵以成因病逝世，享年67岁。1978年，世界卫生组织访华团参观京、津、沪等地神经外科研究机构。加拿大蒙特利尔神经病学研究所所长维拉姆·费德尔教授，为缅怀已故赵以成教授在脑神经科作出的卓越贡献，回国后成立了“白求恩——赵友谊金”以示纪念。

赵以成高尚的品德，渊博的知识，严谨的学风和精湛的技术，一直激励和影响后辈神经外科医务工作者，为我国神经外科的建立和发展作出巨大贡献。