Terman vendte tilbage til Stanford i 1925 som medlem af det tekniske fakultet. Fra 1925 til 1941 udformede Terman et studie- og forskningsforløb i elektronik på Stanford, der fokuserede på arbejde med vakuumrør, kredsløb (elektrisk netværk) og instrumentering. Han ansatte Charles Litton og Karl Spangenberg, en elev af William Littell Everitt. Sammen etablerede de et vakuumrørslaboratorium. Han skrev også Radio Engineering (første udgave i 1932; anden udgave, stærkt forbedret, i 1937; tredje udgave i 1947 med tilføjet dækning af nye teknologier, der blev udviklet under Anden Verdenskrig; fjerde udgave i 1955 med en ny titel, Electronic and Radio Engineering), en af de vigtigste bøger om elektro- og radioteknik, og den dag i dag en god reference om disse emner. Termans elever på Stanford var bl.a. Oswald Garrison Villard, Jr., Russell og Sigurd Varian, William Hewlett og David Packard. Han opfordrede sine studerende til at danne deres egne virksomheder og investerede personligt i mange af dem, hvilket resulterede i virksomheder som Litton Industries, Varian Associates og Hewlett-Packard. Terman var formand for Institute of Radio Engineers i 1941.
KrigsårRediger
Under Anden Verdenskrig ledede Terman et personale på mere end 850 medarbejdere på Radio Research Laboratory på Harvard University. Denne organisation var kilden til allierede jammere til at blokere fjendtlig radar, afstemmelige modtagere til at opdage radarsignaler og aluminiumsstrimler (“chaff, vindue”) til at producere falske refleksioner på fjendtlige radarmodtagere. Disse modforanstaltninger reducerede effektiviteten af radarstyret luftværnsild betydeligt.
Stanford Research Park og Silicon ValleyRediger
Efter krigen vendte Terman tilbage til Stanford og blev udnævnt til dekan for School of Engineering. I 1945 var han indflydelsesrig i oprettelsen af et mikrobølgeforskningslaboratorium på Stanford School of Physical Sciences. I 1951 stod han i spidsen for oprettelsen af Stanford Industrial Park (nu Stanford Research Park), hvorved universitetet udlejede dele af sin jord til højteknologiske virksomheder. Virksomheder som Varian Associates, Hewlett-Packard, Eastman Kodak, General Electric og Lockheed Corporation flyttede ind i Stanford Industrial Park og gjorde området midt på halvøen til et innovationsområde, der med tiden blev kendt som Silicon Valley.
Han var provst på Stanford fra 1955 til 1965. I hans embedsperiode udvidede Terman i høj grad de videnskabelige, statistiske og tekniske afdelinger for at vinde flere forskningsbevillinger fra forsvarsministeriet. Disse bevillinger var sammen med de midler, som den patenterede forskning genererede, med til at katapultere Stanford op i rækken af verdens førsteklasses uddannelsesinstitutioner og til at sætte gang i væksten i Silicon Valley. Termans indsats for at skabe et gensidigt forhold mellem Stanford og de tekniske virksomheder i det omkringliggende område bidrog også i høj grad til denne vækst.Om denne indsats sagde Terman
Når vi gik i gang med at skabe et fællesskab af tekniske forskere i Silicon Valley, var der ikke meget her, og resten af verden så frygtelig stor ud. Nu er meget af resten af verden her.
– Frederick Terman
I 1964 blev Terman et af de stiftende medlemmer af National Academy of Engineering. I 1966 spillede Terman en central rolle ved at hjælpe Park Chung-hee-regeringen med at oprette Korea Advanced Institute of Science, som senere blev til KAIST. Terman Hall på KAIST blev opkaldt til hans ære i 2004.