1911年赴意大利擔(dān)任萬國博覽會(huì)審查委員。繼赴英、法、德等國考察商業(yè)及鐵路行政。

1912年學(xué)成回國后，先后任交通部路政司屬官和京漢鐵路管理局副局長、津浦鐵路管理局局長。1920年起任交通部次長、全國鐵路督辦和交通銀行副總裁、中國國際運(yùn)輸局局長、幣制局局長等職。1922年徐世章離任后寓居天津，任鐵路學(xué)院名譽(yù)董事、天津耀華中學(xué)董事、工商學(xué)院董事長、天和醫(yī)院董事長等閑職。徐世章一生熱心于文物收藏和玉器的收藏。作為津門房地產(chǎn)開發(fā)的先驅(qū)，徐世章因其精通建筑學(xué)，具有經(jīng)濟(jì)頭腦，又極富遠(yuǎn)見，故房地產(chǎn)業(yè)做得紅火興旺，為家族奠定了雄厚基業(yè)。他購置房產(chǎn)，興辦教育、醫(yī)務(wù)、實(shí)業(yè)，樂善好施，熱心公益事業(yè)，所以在當(dāng)時(shí)寓居天津的開明紳士中有較高威望。解放后，徐世章積極投身新中國的建設(shè)事業(yè)。1952年為抗美援朝徐世章賣房捐獻(xiàn)15000元購買飛機(jī)大炮；為支持國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，認(rèn)購10年期公債25000元，是當(dāng)時(shí)私人認(rèn)購公債數(shù)額最高者之一。在晚年，他老人家又決定將自己耗盡一生心血收購又極為鐘愛的近3000件文物全部無償捐獻(xiàn)給國家，1954年去世，享年68歲。徐世章過世后，家人遵其遺囑獻(xiàn)了文物，這些文物，現(xiàn)收藏于天津市藝術(shù)博物館。其中古玉和古硯兩類，構(gòu)成了該博物館這兩項(xiàng)的主要藏品。1999年，在徐世章先生誕辰110周年之際，天津藝術(shù)博物館出版了畫冊，全國政協(xié)主席李瑞環(huán)為其題辭：“珍寶無價(jià)，愛國情深”。