Sau khi bảo vệ tiến sỹ với đề tài “Nghiên cứu phản ứng hidroamin hóa các liên kết bội trong môi trường chất lỏng ion”, năm 2006, PGS.TS Chu Ngọc Châu trở về Việt Nam và trở thành giảng viên khoa Hóa học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN từ đó đến nay.

Trong hơn 10 năm giảng dạy và nghiên cứu tại Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, PGS.TS Chu Ngọc Châu đã tham gia hướng dẫn 5 thạc sỹ (trong đó 3 HVCH thuộc chương trình liên kết đào tạo với ĐH Toulon, CH Pháp, do ĐH Toulon cấp bằng), nhiều sinh viên làm nghiên cứu khoa học và khóa luận tốt nghiệp. Chị đã chủ trì 3 đề tài NCKH các cấp, là thành viên nghiên cứu chính, thư ký khoa học nhiều đề tài Nafosted, Nghị định thư Pháp – Việt,...

PGS.TS Chu Ngọc Châu đã có 34 bài báo khoa học (trong đó 8 bài đăng trên các tạp chí quốc tế ISI). Bên cạnh hướng nghiên cứu xúc tác ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ, hóa dầu, xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại, gây ô nhiễm môi trường, hướng nghiên cứu phân tích hữu cơ (hóa dược, thực phẩm, chất gây ô nhiễm môi trường,…) cũng được chị quan tâm. Chị mong muốn tiếp tục có thêm những nghiên cứu ứng dụng vào thực tế ở Việt Nam.