Στα τέλη του 1925 διορίζεται Τμηματάρχης του Μετεωρολογικού τμήματος του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Το 1928 εκλέγεται τακτικός καθηγητής της Έδρας Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας στη Φυσικομαθηματική Σχολή του άρτι συσταθέντος Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Η Έδρα που καταλαμβάνει είναι η πρώτη Πανεπιστημιακή έδρα που ιδρύθηκε στην Ελλάδα με αποκλειστικό αντικείμενο τις επιστήμες αυτές. Το 1935 αναλαμβάνει τη Διεύθυνση του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Το 1938 παντρεύεται την Αικατερίνη - Νίνα, κόρη του Πέτρου Καναγκίνη, Διευθυντή Εποικισμού του Υπουργείου Γεωργίας, αργότερα Γενικού Διευθυντή του Υπουργείου Γεωργίας.

Το 1939 καλείται να καταλάβει τη νεοϊδρυθείσα έδρα Μετεωρολογίας στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Παράλληλα αναλαμβάνει τη διεύθυνση του Μετεωρολογικού Ινστιτούτου του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Με την κήρυξη του πολέμου επιστρατεύεται ως έφεδρος επισμηναγός και αναλαμβάνει τη διοίκηση κλιμακίου αξιωματικών μετεωρολόγων στο επιτελείο της Αεροπορίας.

Στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών ο Μαριολόπουλος επέδειξε ιδιαίτερη δράση και ίδρυσε υπηρεσία για τη μέτρηση, πρώτη φορά στην Ελλάδα, του Ατμοσφαιρικού ηλεκτρισμού. Επίσης ίδρυσε ιδιαίτερο Ακτινομετρικό Σταθμό στην Υμηττό, ως παράρτημα του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Στο Πανεπιστήμιο Αθηνών καθοδήγησε δεκάδες διδακτορικών διατριβών.

Το διοικητικό έργο του Ηλία Μαριολόπουλου είναι μεγάλο. Εξελέγη δύο φορές Κοσμήτορας της Φυσικομαθηματικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, δύο φορές Κοσμήτορας της Φυσικομαθηματικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αθηνών και Πρύτανης του Πανεπιστημίου Αθηνών κατά το Ακαδημαϊκό έτος 1959-60.

Παράλληλα με το διοικητικό και οργανωτικό έργο του σε όλες τις δημόσιες θέσεις τις οποίες κατέλαβε, εξίσου σημαντικό ήταν και το ερευνητικό του έργο. Η αναγνώριση του έργου του από ξένους συναδέλφους φαίνεται από το γεγονός της εκλογής του ως Αντιπροέδρου της Διεθνούς Κλιματολογικής Επιτροπής από το 1931 έως τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο. Επίσης εξελέγη μέλος της Διεθνούς Επιτροπής της Ανώτερης Ατμόσφαιρας και της Διεθνούς Επιτροπής Γεωργικής Μετεωρολογίας. Αναγνωρίζοντας και επιβραβεύοντας το έργο του η Ακαδημία Αθηνών τον εξέλεξε τακτικό μέλος της από το 1965 και Πρόεδρό της το 1973.

Ο Ηλίας Μαριολόπουλος υπήρξε από τους πρωτοπόρους επιστήμονες του κλάδου του που ευαισθητοποιήθησαν για την επερχόμενη αλλοίωση της ατμοσφαίρας από τις αλόγιστες δραστηριότητες του σύγχρονου ανθρώπου και ήδη, από τα μέσα της δεκαετίας του 1960, εγκαινιάζει, για πρώτη φορά στην Ελλάδα, μετρήσεις ορισμένων ρύπων της ατμοσφαίρας από το Ινστιτούτο Μετεωρολογίας του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Η Γαλλική Ακαδημία των Επιστημών, εκτιμώντας το έργο του, τον βράβευσε το 1966. Η Βασιλική Μετεωρολογική Εταιρία της Αγγλίας τον εξέλεξε ως Εταίρο της. Επίσης ήταν επίτιμο μέλος της Σερβικής Γεωγραφικής Εταιρίας και της Ουγγρικής Μετεωρολογικής Εταιρίας. Εκτός των παραπάνω, ο Μαριολόπουλος διετέλεσε επί πολλά έτη:

Για τη δράση και την επιστημονική και κοινωνική συμβολή του ο Μαριολόπουλος έτυχε πολλών ελληνικών και ξένων τιμητικών διακρίσεων. Του απενεμήθησαν οι εξής τιμητικές διακρίσεις:

Στο δημόσιο τομέα ηργάσθη αρχικώς ως Νομογεωπόνος (1912) εφαρμόζοντας την τότε κυοφορούμενη αγροτική πολιτική, διότι επίστευε ότι η απόδοση της γης στους ακτήμονες αγρότες θα συντελούσε πολύ στη γεωργική πρόοδο της χώρας και ταυτοχρόνως εισήγαγε συγχρόνους και τελειοτέρας μεθόδους καλλιέργειας.

Εκ των πρωτεργατών για τη σύσταση υπηρεσιών εποικισμού των προσφύγων ήδη από το 1913, που αργότερα εξελίχθη σε Διεύθυνση του Εποικισμού της οποίας διωρίσθη ο Καναγκίνης Διευθυντής, επιδοθείς στην περισυλλογή και γεωργική αποκατάσταση χιλιάδων προσφύγων αρχικώς της Θράκης και την αποκατάσταση των πληθυσμών μετά την απελευθέρωση της Ανατολικής Μακεδονίας το 1919 και τέλος ιδίως των προσφύγων της Μικρασιατικής καταστροφής. Ο Καναγκίνης διωρίσθη Διευθυντής Γεωργίας και Εποικισμού και το 1924 διωρίσθη μέλος της Μικτής Επιτροπής της ανταλλαγής Ελληνικών και Τουρκικών πληθυσμών.

Αργότερα το 1929 διωρίσθη Τεχνικός Σύμβουλος του Υπουργού Γεωργίας με βαθμό Γενικού Διευθυντού και το 1936 ανέλαβε την όλη γεωργο-οικονομική έρευνα της χώρας και τη διεύθυνση όλων των Γεωργικών Ιδρυμάτων της χώρας. Ως Σύμβουλος του Υπουργού Γεωργίας εχειρίσθη τη δύσκολη υπόθεση της λίμνης της Κωπαΐδας. Ο Καναγκίνης συμμετείχε σε πολλές Επιτροπές σχετικές με τη γεωπονία, καθοριστικές για την πορεία του τόπου, όπως της ιδρύσεως της Αγροτικής Τραπέζης της Ελλάδος, της ιδρύσεως της Ανωτάτης Γεωπονικής Σχολής Αθηνών κ.ά. Επίσης συνέγραψε πολλές μελέτες και άρθρα σχετικά με την γεωπονία όπως, Ο Κοινοτικός Γεωπόνος, Περί Αγραναπαύσεως, Η Γεωργική Έρευνα, Παραγωγικά Έργα εν Μακεδονία, Η Γεωργική Διοίκησις και ο Ρόλος των Γεωπόνων, Το Κωπαϊδικόν Ζήτημα κ.α.

Ο Καναγκίνης ανάλωσε τη ζωή του στην καλλιέργεια της γης ως ιδιώτης και και στη γεωπονική έρευνα και κυρίως στην αποκατάσταση των ακτημόνων γεωργών και των αστέγων προσφύγων ως δημόσιος λειτουργός.

Ο Καναγκίνης για την προσφορά του στο δημόσιο βίο έτυχε "Ευαρέσκειας" δια Διατάγματος του Προέδρου της Δημοκρατίας επίσης δε παρεσημοφορήθηκε με το "Σταυρό των Ταξιαρχών του Τάγματος του Γεωργίου του Α'"