Nach seiner Rückkehr wurde er 1949 Betriebsleiter und 1951 Direktor des Volkseigenen Betriebs VEB Kunstfaserwerk Schwarza. 1953 wechselte er an das in Teltow-Seehof ansässige Institut für Faserstoff-Forschung (Direktor: Erich Correns) der Deutschen Akademie der Wissenschaften (DAW) zu Berlin, der späteren Akademie der Wissenschaften der DDR (AdW), an dem er bis 1961 als Abteilungsleiter und anschließend bis 1969 als Institutsdirektor wirkte. 1955 wurde er von der Akademie zum Professor ernannt, darüber hinaus war er von 1954 bis 1961 Professor an der Technischen Hochschule für Chemie Leuna-Merseburg und von 1962 bis 1964 an der Humboldt-Universität zu Berlin.
Hermann Klare war ab 1961 Vorsitzender der Forschungsgemeinschaft der naturwissenschaftlichen, technischen und medizinischen Institute der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. Von 1963 bis 1968 fungierte er als Vizepräsident, von 1968 bis 1979 als Präsident der Akademie mit Ulrich Hofmann als Stellvertreter und Vizepräsident, später als 1. Vizepräsident (1970 bis 1990). Anschließend hatte Werner Scheler von 1979 bis 1990 das Amt des Präsidenten inne, in dieser Zeit war Klare von 1979 bis 1984 erneut als Vizepräsident der Akademie tätig. Darüber hinaus wirkte er von 1980 bis 1988 als Vorsitzender von deren Klasse Chemie. Unter Leitung von Klare kam es von 1968 bis 1972 zu einer grundlegenden Reform der Akademie mit einer strukturellen Neugliederung, der Zusammenfassung ihrer Akademieinstitute zu großen Zentralinstituten, einer Orientierung ihrer Forschungsaktivitäten an den volkswirtschaftlichen Entwicklungen in der DDR sowie 1972 zur Umbenennung in Akademie der Wissenschaften der DDR.
Hermann Klare wurde in seinem langjährigen Wohnort Kleinmachnow beigesetzt.[4]
Klare, Hermann. In: Werner Hartkopf: Die Berliner Akademie der Wissenschaften. Ihre Mitglieder und Preisträger 1700–1990. Akademie Verlag, Berlin 1992, ISBN 3-05-002153-5, S. 184 f.
Werner Hartkopf: Hermann Klare – Bibliographie 1932–1980: Wissenschaftliche Publikationen, Veröffentlichungen, Patente, Vorträge, Ansprachen. Berlin 1981