だが、21歳の時に内村鑑三の『後世への最大遺物』を読んで、自分の人生を見つめ直した天野は獨協の5年生として復学して翌年には首席で卒業した。当時の獨協の校長であった大村仁太郎に憧れて教育者へと志望を転向して第一高等学校に入学、内村から直接教えを受け、また九鬼周造・岩下壮一とは親友になった。その後京都帝国大学文科大学・同大学院に進学して桑木厳翼らの下でカント哲学を専攻した[2]。在学中にカントの『プロレゴーメナ』（『哲学序説』）の日本語訳に取り組み、東亜堂後に岩波書店から刊行された。

1913年、「カント学者としてのフィヒテ」を発表、同年には西田幾多郎の推挙で智山派勧学院大学林講師となり、翌年には第七高等学校のドイツ語教師として赴任した。さらに西田幾多郎らの推挙を受けて学習院教授、続いて1926年からは桑木厳翼・朝永三十郎の推挙によって母校・京都帝国大学助教授を務める。この間1922年から翌年にかけてドイツのハイデルベルク大学に留学して哲学研究に打ち込み、1930年にはイマヌエル・カントの代表作『純粋理性批判』を初の完訳版を刊行した。

1931年6月、京大で文学博士号を得た（論文は「『純粋理性批判』ノ形而上学的研究」）。同年、京都帝国大学文学部教授となった天野であったが、1937年に出した『道理の感覚』に台頭する軍部と軍国主義に対する批判が含まれていたことから、軍部や右翼、マスコミが天野を糾弾、自主絶版ということで不問に付されたものの、その後も『学生に与ふる書』（1939年）を著すなど、時流に流される世の中に警鐘を発し続けた。

1944年、京都帝国大学を定年退職した天野は甲南高等学校（現在の甲南大学）校長在任中に終戦を迎えた。翌年天野は母校・第一高等学校校長に就任、その後は安部磯雄の急死に伴って日本学生野球協会会長・日本育英会会長を歴任、1950年には吉田茂に乞われて2年間文部大臣を務めた。ただし、後述のように、当時は再軍備と逆コースを巡って揺れていた時期と重なり、戦前と同様に時流に流されない教育という自身の信念に基づく教育行政を推進しようとしたことが、予想もしない政治問題を惹き起こし、結果的には天野にとっては不本意な時期となる。1950年11月7日、文相天野は全国教育長会議で、修身科の復活、国民実践要領の必要を表明した[3]。1951年11月14日、文相天野は国民実践要領の大綱を発表し、参議院その他で問題化し、11月27日、白紙撤回を表明した。1952年2月19日、文相天野は記者会見で、漢文を高校必修科目にしたいと発言し、2月20日、文部省は見送りと決定し、2月23日、衆議院本会議は東洋精神文化振興に関する決議案を可決した。この間、学生と警察官との紛争事件に関し衆議院行政監察特別委員会に証人喚問された[4]。

大臣退任直後、天野は青春時代を過ごした母校・獨逸学協会学校の後身である獨協学園が戦後日本の国家スタイルがドイツ型からアメリカ型に移行するに伴って衰微していることを知ると、母校再建のために校長就任要請を受諾して、自らが信条とする「学問を通じての人間形成」の精神に則った「獨協再建」に尽くすことになる。やがて、遅ればせながら獨協にも大学を創設すべきだという声に支えられて1964年に獨協大学を創立して初代学長に就任、続いて国立教育会館の初代館長に就任するのである。

だが、戦後の日本は「オールド・リベラリスト」の天野にとっては意に沿うことばかりではなかった[注 1]。