У серпні 1945 Оге Бор повернувся в Данію і продовжив навчання, через рік отримавши ступінь магістра.
1946 він став співробітником Інституту теоретичної фізики (Інститут Нільса Бора), проходив стажування в Принстонському і Колумбійському університетах (з січня 1949 по серпень 1950, під керівництвом Ісидора Рабі). Там він познайомився з Джеймсом Рейнуотером і Беном Моттельсоном, з яким продовжив співпрацю після повернення до Копенгагена. Їх спільна робота дозволила розвинути на початку 1950-х років так звану колективну (узагальнену) модель ядра. У 1958 разом Д. Пайнс вони запропонували так звану надтекучої модель ядра, розглянувши можливість існування надтекучості адронів у ядрах. Надалі Бор і Моттельсоном працювали над узагальненням знань про структуру ядра у вигляді монографії, перший том якої «одночастковий рух» вийшов у 1969, другий том — «Деформації ядра» — в 1975. Робота Оге Бора в області теорії ядра послужила приводом для вручення Нобелівської премії з фізики за 1975 "За відкриття взаємозв'язку між колективним рухом і рухом окремої частинки в атомному ядрі і розвиток теорії будови атомного ядра, що базується на цієї взаємозв'язку " (Спільно з Моттельсоном і Рейнуотером).
Одночасно з роботою в Інституті Оге Бор викладав у Копенгагенському університеті, з 1956 — у званні професора. Після смерті Нільса Бора в 1962 очолив Інститут і був його директором до 1970. З 1957 Оге Бор входив до керівництва Інституту теоретичної атомної фізики (Nordisk Institut for Teoretisk Atomfysik, НОРДІТА), в 1975 - 1981 був його директором. В останні роки життя він сконцентрувався на викладацькій діяльності.
У 1950 Оге Бор одружився з Марієттою Соффер, від якої мав чотирьох дітей. Після її смерті він одружився вдруге (у 1981) на Бенте Мейер Шарфф.
A. Bohr. Autobiography (1975). The Nobel Foundation. Архів оригіналу за 13 лютого 2012. Процитовано 20 жовтня 2009. {{cite web}}: Cite має пустий невідомий параметр: |Datepublished= (довідка)
О. Бор // Ю. А. Храмов. Фізики: Біографічний довідник. — М.: Наука, 1983. — С. 40-41.