ศาสตราจารย์ ดร.บัวเรศ คำทอง ได้กลับมาปิติภูมิ ในพ.ศ. 2481 และเข้ารับราชการเป็นอาจารย์วิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และได้รับแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์แผนกวิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยในปี พ.ศ. 2498 ตลอดเวลาที่รับราชการอยู่ ณ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยนั้น ศาสตราจารย์ ดร.บัวเรศ คำทอง ได้มีบทบาททางราชการหลายอย่าง อาทิ เช่น

• กรรมการสอบคัดเลือกผู้ไปศึกษาต่อ ณ ต่างประเทศตามความต้องการของ ก.พ. และคุรุสภา
• กรรมการผู้แทนคณะวิทยาศาสตร์ในกรรมการบัณฑิตวิทยาลัยของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยตั้งแต่แรกเริ่มก่อตั้งบัณฑิตวิทยาลัย
• กรรมการสอบไล่ชั้นประโยคมัธยมศึกษาตอนปลาย และวิชาชุดครู ป.ป., ป.ม. ของกระทรวงศึกษาธิการ
• ราชบัณฑิตในสาขาเคมี
• กรรมการ สภาวิจัยแห่งชาติ สาขาเคมีและเภสัชศาสตร์
• กรรมการเตรียมการจัดตั้ง มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
• อนุกรรมการพิจารณาการทำกรดซัลฟุริค ในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2
• กรรมการสภาการศึกษาแห่งชาติ
• กรรมการสมาคมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทย (มีส่วนร่วมในการก่อตั้งสมาคมมาตั้งแต่แรกเริ่ม รวมทั้งชุมนุมวิทยาศาสตร์)
• เป็นผู้หนึ่งที่เขียนสารานุกรมของราชบัณฑิตยสถาน
• ได้มีส่วนร่วมในการเขียนตำราต่างๆ ที่ใช้อยู่ในคณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และตำราที่ใช้อยู่ในระดับฝึกหัดครู ป.ป., ป.ม. และระดับเตรียมอุดมศึกษา อันนับได้ว่ามีส่วนเผยแพร่วิชาการได้ทางหนึ่งด้วย

จนถึง พ.ศ. 2506 ได้เป็นคณะกรรมการดำเนินการจัดตั้งมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และในปี พ.ศ. 2507 ทางราชการได้ขอโอนให้ไปรับราชการในตำแหน่ง รองอธิการบดี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และคณบดี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ในพ.ศ. 2512-2514 เป็นอธิการบดีมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และพ.ศ. 2514-2523 ได้เป็นกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิของสภามหาวิทยาลัยเชียงใหม่

งานบริหารมหาวิทยาลัยเชียงใหม่เป็นภารกิจอันหนัก แม้กระนั้นก็ดีศาสตราจารย์ ดร.บัวเรศ คำทอง ก็ยังแบ่งเวลาเข้าสอนวิชาเคมีให้แก่นักศึกษาคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ด้วยตัวเองเท่าที่จะทำได้ สำหรับราชการสำคัญอันเป็นงานภายใต้การดำเนินงานของท่านพอประมวลได้ดังนี้

• พ.ศ. 2507 งานบริหารและวิชาการ ในคณะวิทยาศาสตร์ คณะมนุษยศาสตร์ และคณะสังคมศาสตร์ มีนักศึกษาในปีแรกนี้ประมาณ 300 คน
• พ.ศ. 2508 งานบริหารและวิชาการเพิ่มเติมคือ คณะเกษตรศาสตร์ และรับโอนคณะแพทยศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ (มหาวิทยาลัยมหิดลในปัจจุบัน)
• พ.ศ. 2511 งานบริหารและวิชาการเพิ่มเติมคือ คณะศึกษาศาสตร์
• พ.ศ. 2513 งานบริหารและวิชาการเพิ่มเติมคือ คณะวิศวกรรมศาสตร์

ในปีที่ 7 แห่งการดำเนินงานมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มีจำนวนนักศึกษาเพิ่มจากปีแรก 300 คน เป็น 6,400 คน มีหอพักสำหรับนักศึกษาชาย-หญิง รวม 10 หอพัก มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ได้ผลิตบัณฑิตไปแล้ว1,272 คน อนุปริญญาและประกาศนียบัตรพยาบาลและผดุงครรภ์ 429 คน

อนึ่ง ในระหว่างที่ดำรงตำแหน่งอธิการบดีมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ดำเนินการขยายงานอีกโดยสภามหาวิทยาลัยเชียงใหม่ได้ลงมติเห็นชอบที่จะให้มีคณะทันตแพทยศาสตร์ คณะเภสัชศาสตร์คณะพยาบาล และคณะเทคนิคการแพทย์ เพิ่มขึ้นอีก 4 คณะ

ในฐานะอธิการบดีมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ดำรงตำแหน่งในทางราชการอีกหลายตำแหน่ง อาทิเช่น กรรมการมหาวิทยาลัย (ก.ม.) กรรมการสภามหาวิทยาลัยเชียงใหม่ กรรมการเวนคืนที่ดินมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ กรรมการพัฒนามหาวิทยาลัย กรรมการการศึกษาแห่งชาติ

• พ.ศ. 2510 ได้ให้ได้การต้อนรับพระราชอาคันตุกะของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ซึ่งมาเยือนมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้แก่ President Franz Jonas แห่งสาธารณรัฐออสเตรีย
• พ.ศ. 2511 ได้ให้ได้การต้อนรับอาคันตุกะของรัฐบาล คือ รองประธานาธิบดี C.K. Yen แห่งสาธารณรัฐประชาชนจีน พระราชอาคันตุกะได้แก่ Ferdinand E. Marcos แห่งสาธารณรัฐฟิลิปปินส์ และพระเจ้า Shah Mohammed Reza Pahlevi และพระราชินี Farah แห่งประเทศอิหร่าน ซึ่งพระราชอาคันตุกะทั้ง 3 รายนี้ได้มาเยือนมหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ในทางสังคมได้ดำรงตำแหน่งนายกสมาคมไทย-อเมริกัน (TATCA) ประจำปี2513 และอุปนายกสโมสรโรตารี่เชียงใหม่หลายสมัยด้วย

ได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งอธิการบดีมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1 สมัย ในปีพ.ศ 2514-2516 และเป็นกรรมการผู้ทรงคุณวุฒิของสภามหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ในปีพ.ศ. 2516-2518 นอกจากงานบริหารและวิชาการแล้วได้ดำเนินการสืบเนื่องโครงการจัดตั้งคณะแพทยศาสตร์จนสำเร็จ ตลอดจนติดต่อขอการสนับสนุนด้านบุคลากร งบประมาณและสถานที่ จนสามารถเปิดการสอนได้

ในวโรกาสเด็จพระราชดำเนินในการพระราชทานปริญญาบัตรแก่บัณฑิตเป็นครั้งแรกที่วิทยาเขตปัตตานี ได้ทูลเกล้าถวายปริญญาดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์ สาขาวิศวกรรมศาสตร์ แด่องค์พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว

ขอความช่วยเหลือจากสำนักงานสลากกินแบ่งรัฐบาลในการสร้างสระว่ายน้ำที่วิทยาเขตหาดใหญ่ และดำเนินการหาทุนเพื่อจัดสร้างพระราชาอนุสาวรีย์สมเด็จพระมหิตลาธิเบศร์อดุลยเดชวิกรม พระบรมราชชนก ที่วิทยาเขตหาดใหญ่ และวิทยาเขตปัตตานี ตลอดจนติดต่อขอความช่วยเหลือจากต่างประเทศ ในด้านทุนการศึกษา บุคลากร และอุปกรณ์การศึกษา