В октябре 1918 года Тарле был избран ординарным профессором Петроградского университета, затем стал профессором Московского университета и переехал в Москву. 10 декабря 1921 года он был избран членом-корреспондентом Российской академии наук по Отделению исторических наук и филологии, а 7 мая 1927 года – действительным членом Академии наук СССР. В 1926 году при активном участии Тарле в Париже был создан первый научный комитет по связям с учёными СССР. В январе 1930 года ученый был арестован по «Академическому делу». ОГПУ обвинило его в том, что он должен был занять пост министра иностранных дел в правительстве, которое после свержения советской власти и реставрации монархии должен был возглавить академик С.Ф. Платонов. Одновременно чекисты назначили Тарле министром иностранных дел в правительствах «Промпартии» и «Трудовой крестьянской партии». Решением коллегии ОГПУ от 8 августа 1931 года Тарле был сослан в Алма-Ату, где провёл около двух лет. Он также был исключен из состава Академии наук. 17 марта 1937 года Президиум ЦИК СССР снял с Тарле судимость. Вскоре он был восстановлен в звании академика. В 1918–1930 и в 1933–1955 годах Тарле был профессором Петроградского (Ленинградского) университета, в 1943–1955 годах – профессор МГУ и в 1944–1955 годах – профессором МГИМО. В 1941–1943 годах он находился в эвакуации в Казани, где работал профессором кафедры истории историко-филологического факультета Казанского государственного университета. С 1942 года Тарле являлся членом Чрезвычайной государственной комиссии по расследованию злодеяний немецко-фашистских захватчиков. Он был членом-корреспондентом Британской академии. Тарле был награжден 3 орденами Ленина и был удостоен трех Сталинских премий 1‐й степени – в 1942 году за коллективный труд «История дипломатии» (1‐й том, 1941), где Тарле был редактором и одним из основных авторов, в 1943 году – за книгу «Крымская война» (1941) и в 1945 году – за 2‐й и 3‐й тома «Истории дипломатии» (1945). В конце своей жизни, по поручению Сталина, ученый работал над трилогией «Русский народ в борьбе против агрессоров в XVIII–XX вв.», посвященной Великой Северной войне, Отечественной войне 1812 года и Великой Отечественной войне, но успел написать лишь первый том. Тарле считался любимым историком Сталина. Ученый умер 5 января 1955 года в Москве.