回國後魏騰飛於中華民國國防部下屬總裝備司工作,策劃並親自設計了中國自行研製的第一款裝甲車“華魚1號”,但因可靠性不高及發動機功率過小原因未投入生產。而後魏騰飛一直致力於在中國精銳軍隊里建立健全的機械化系統。抗日戰爭爆發後魏騰飛參與了引進蘇聯T-26坦克的談判以及後勤保障系統的設計。期間,魏騰飛還隨第200師赴緬甸征戰,熟悉的機械化部隊在熱帶叢林中的使用樣式。
1946年內戰爆發後,魏騰飛因為支持共產黨的主張被迫從國防部研究所辭職。共軍攻入北京前,蔣介石曾邀請魏騰飛飛往後方,被其拒絕。新中國成立後,魏騰飛參與了解放牌卡車的設計,為新中國的現代化事業做出了貢獻。