Cahit Arf, 1967 yılında Princeton ve Berkeley'deki yıllarının ardından Türkiye'ye döndü. Bu kez İstanbul'a değil, başkent Ankara'ya yerleşti ve Orta Doğu Teknik Üniversitesi'nde (ODTÜ) göreve başladı. Yenilikçi, İngilizce eğitim veren ve uluslararası standartları hedefleyen ODTÜ, Arf gibi dünya çapında bir bilim insanı için doğru adresti. Arf, ODTÜ'de matematik bölümünün gelişiminde önemli bir rol oynadı. Dünyanın en büyük araştırma merkezlerinde bulunmuş bir hoca olarak, genç Türk matematikçilere hem bilgi hem de uluslararası bir ufuk taşıdı. Onun varlığı, ODTÜ matematik bölümünün saygınlığını yükseltti. Öğrencileri, Arf'ın derslerinde yaşadıkları o özel deneyimi sık sık anlattılar. Arf, tahta başında bir teoremi anlatırken, çoğu zaman onu ezberden 'aktarmaz', adeta o anda yeniden 'keşfederdi'. Bir adımda takıldığında geri çekilir, düşünür ve kanıtı sınıfın gözü önünde yeniden kurardı. Öğrenciler böylece matematiğin bitmiş bir ürün değil, canlı bir düşünme süreci olduğunu görürdü. Arf için matematik öğretmenin amacı, hazır sonuçları belletmek değil, öğrencide o keşif duygusunu uyandırmaktı. Ezbere dayalı eğitime şiddetle karşıydı; çocukların ve gençlerin 'anlamaya' yönelmesini, kavramları kendi zihinlerinde yeniden kurmasını isterdi. Ona göre asıl bilim de buydu. ODTÜ yılları, Arf'ın bir öğretmen olarak en olgun dönemiydi. 1980'de bu üniversiteden emekli oldu; ama bıraktığı iz, yetiştirdiği öğrenciler ve aşıladığı bilim anlayışı aracılığıyla kuşaklar boyu sürecekti.