1937年7月初，结束考察，从重庆乘船，顺江而下，北归途中，发生卢沟桥事变，暂住南京，后来辗转到了重庆；不久，在国立编译馆当编辑。

1939年初，随国立编译馆搬到江津县白沙镇，抱病整理川康地区的考察材料。

1940年夏，糖尿病加重，又患肾功能衰竭症，入秋继发肺部感染，医治无效，与世长辞，终年64岁。

白眉初提出了新地理观，主张“将常识地理与科学地理相结合，将基础地理转变为经济地理”，融中国古代地理与方志为一体，建立完整的中国区域地理学，并以此为基础，创立了中国的地理学派。白眉初是南海“九段线”雏形的提出者，在中国历史上第一次在地图上用一条完整、连续、封闭的线条将南海诸岛包括到中国版图内。白眉初针对永平府常遭水灾的环境状况，考察滦河源头和上游承德河段，从地理学的角度进行分析，找出了滦河水患的源头。针对烟台胡都督电袁世凯大总统请兵屯田蒙古及新疆、青海边区，白眉初从地理学论点，指出“由于气候和地质条件所决定，蒙古不宜屯田，只能发展林牧业，如若不然，草原一旦被破坏，风沙南侵，后果不堪设想”，力论毁林垦荒之弊。

1910年，白眉初在《地学杂志》第一卷第一期上发表《论滦河》；1912年后，相继发表《直隶絮谈》《厘定行政区域备考》《论蒙古之屯田及林木业》等文章；1913年至1925年9月，历时12年，编写完400余万字的《中华民国省区全志》，为建立完整的中国区域地理学奠定基础；1929年在北京女子师范大学任教期间，绘制了《中国国耻图》《中华民国建设全图》32幅；1930年，出版《中华民国改造图》；1931年“九一八事变”后，编写《边疆失地史略》；1935年末，用两年时间完成了《最新物质建设精解》一书，探讨基础地理如何转为应用，如何使区域地理转为经济地理方面。此外，白眉初还著有《地理哲学》《中国人文地理》《燕赵水利论》《论直隶水灾之由来及将来水利之计划》《直隶五大河之测量及其出险表》《渤海过去与未来》《国都问题之研究》等。

在直隶女子师范学校（今河北师范大学）执教期间，白眉初讲授地理和国文课程，同时兼任京师女子师范学校的地理课。

白眉初曾担任直隶女子师范学校第十学级班主任，邓颖超为该班学生，原名邓文淑，白眉初将其名字改为邓颖超。

1909年，白眉初从北洋师范学堂毕业，因成绩优异，虽已废除科举考试，但仍被清政府授予“举人”荣誉称号。

妻子：白夫人，滦县倴城人。

女儿：白汝漪

白眉初与辛亥勇烈白雅雨、中国共产党创始人李大钊、无产阶级革命家邓颖超保持革命友谊。

白眉初在北洋师范学堂读书时结识白雅雨，结为忘年之交。白眉初曾利用《地学杂志》编辑身份掩护白雅雨从事推翻清廷的革命活动，白雅雨在滦州起义中牺牲后，白眉初写下悼词“壮志未酬身先死，濡水呜咽吟国殇。知君已去犹斫臂，思君不归断琴梁。”

李大钊和白眉初两家人同在北京教书期间，交往甚密，白眉初曾协助李大钊开展革命活动，李大钊曾带领毛泽东拜访白眉初。1927年4月6日李大钊被捕后，白眉初联络李书华等同乡和在京教育界学者开展营救活动；4月28日李大钊被秘密杀害后，自眉初冒着生命危险找来北京师范大学学生李凌斗，拿出300元钱，叫他去买寿衣、棺木，与李大钊在京的亲属一起奔走，料理丧事，并告诉反动当局：“我是李大钊的朋友。”1933年4月23日，在公祭李大钊时，白眉初捐了款，并送了一幅写着“杀身成仁，舍身取义，大道云行，天下为公”的挽联。白眉初为了保护李大钊的长女李星华，在追悼仪式上，让自己的女儿白汝漪代替李星华读了祭文。

在直隶女中任教期间，白眉初支持邓颖超等学生们参加革命活动，学生上街示威游行回校后，白眉初第一个站在校门口迎接学生，表示对学生们的支持，并为同学们补课；遇到军警和便衣盘问，挺身而出，给学生们解围。

白眉初先生为人诚挚谦和，对教学及阅改作业认真负责，有学者的风度，师生关系极好，收益良好，给我留下深刻难忘的印象，我满怀敬意，并深切缅怀。（白眉初的学生、无产阶级革命家、政治家邓颖超在审读《白眉初传略》稿时题词评）

白眉初是中国从古代地理常识，向新时代的科学地理学过渡阶段，大力传播地理学知识，承前启后的启蒙者之一，是培养中国地理学界后继人才、德高望重、桃李满天下的一位导师。（邱士刚著《新地理学开启者——白眉初》、中国人民政治协商会议乐亭县委员会文史研究委员会编《乐亭文史第2辑》等援引地理学界评）

2022年11月1日，河北师范大学地理科学学院原创情景剧《百廿征程·忆白眉初》在美设报告厅上演，将白眉初的事迹搬上舞台，述了现代师大地理学子穿越时空，与院友白眉初对话，见证其爱国精神与教育理念的故事。