Năm 1966, ông về nước và công tác tại trường Đại học Kỹ thuật Quân sự (nay là Học viện Kỹ thuật Quân sự) vừa mới được thành lập, giảng dạy các môn: Sức bền vật liệu, Cơ học môi trường liên tục, Lý thuyết đàn hồi, Lý thuyết tấm và vỏ. Năm 1967, ông được kết nạp vào Đảng Cộng sản Việt Nam. Đến năm 1968, ông trở thành Chủ nhiệm bộ môn Cơ kỹ thuật thuộc khoa Cơ–Điện của Học viện. Ông được cử sang Liên Xô học nghiên cứu sinh tại Trường Đại học Xây dựng Rostov-na-Don vào năm 1971 và bảo vệ thành công luận án Phó tiến sĩ (nay là Tiến sĩ) chuyên ngành "Sức bền vật liệu và Cơ học kết cấu" năm 1975.
Sau khi về nước, ông tiếp tục công tác tại Học viện Kỹ thuật quân sự và đảm nhiệm các chức vụ Phó chủ nhiệm Khoa, Chủ nhiệm Khoa các Khoa học cơ bản. Đến năm 1983, ông tiếp tục sang Liên Xô để nghiên cứu và bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ khoa học chuyên ngành Cơ học kết cấu năm 1986. Về nước, ông được bổ nhiệm làm Phó giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự và trở thành Giám đốc 3 năm sau đó.[2] Trong khoảng thời gian này, ông từng đảm nhiệm Phó Chủ nhiệm Cục Kỹ thuật, Quân khu 1. Năm 1997, ông trở thành Chủ nhiệm Tổng cục Kỹ thuật[3][4] và đảm nhiệm vị trí này suốt 5 năm trước khi được bổ nhiệm làm Giám đốc Trung tâm Khoa học và Công nghệ Quân sự vào năm 2002.[5][6]
Ngày 1 tháng 3 năm 2007, ông được nghỉ hưu theo quyết định số 1635/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.[7][8] Tháng 12 cùng năm, tại Tại Đại hội đại biểu lần thứ VI của Hội Cơ học Việt Nam, ông được bầu làm Chủ tịch.[9][10] Ngoài ra ông còn làm các công tác kiêm nhiệm khác như: Ủy viên Hội đồng Chính sách Khoa học Công nghệ Quốc gia (từ 1997);[11] Phó Chủ tịch Hội đồng Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ quân sự của Bộ Quốc phòng; Chủ tịch Hội Cơ học vật rắn biến dạng; Ủy viên Hội đồng Chức danh Giáo sư ngành; Ủy viên Hội đồng biên tập tạp chí Cơ học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia; Tổng biên tập Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật (từ 1993),[12] Chủ tịch Hội đồng biên tập tạp chí kỹ thuật và trang bị (1999–2001), Chủ tịch Hội đồng biên tập tạp chí Nghiên cứu khoa học và công nghệ quân sự (2002–2007).
Ông qua đời tại nhà riêng ở Hà Nội vào ngày 21 tháng 5 năm 2022, hưởng thọ 81 tuổi.[13]
Tác phẩm
Sách
Nguyễn Hoa Thịnh; Nguyễn Đinh Đức (2002). Vật liệu composite cơ học và công nghệ. Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. OCLC951286870.
Nguyễn Hoa Thịnh (2005). Kết cấu và tính toán độ bền khí cụ bay. Hà Nội: Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.
Vũ Đinh Lai; Lê Quang Minh; Nguyễn Hoa Thịnh; Đào Duy Bích (1991). Cơ học (Tập 3): Phần Cơ học môi trường liên tục. Hà Nội: Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp. OCLC221892393.
Vũ Đinh Lai; Lê Quang Minh; Nguyễn Hoa Thịnh; Đào Duy Bích (1992). Bài tập cơ học : Phần cơ học môi trường liên tục. Hà Nội: Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp. OCLC221934591.
Nghiên cứu khoa học
Luận chứng khoa học kỹ thuật cho một số vấn đề cấp bách về xây dựng công trình và cải tạo môi sinh về quần đảo Trường Sa:[14]
Năm hoàn thành: 1995
Ngành: Địa chất học
Cơ sở khoa học cho một số vấn đề tính toán, thiết kế, thẩm định và chẩn đoán kỹ thuật các công trình biển xa bờ:[15]
