По её инициативе в октябре 1920 г. в университете был создан Кабинет вспомогательных исторических дисциплин (впоследствии – Кабинет латинской палеографии). Для подбора справочной литературы, редких палеографических альбомов для Кабинета была командирована в 1920 г. в Париж и Берлин. Преподавала также в Археологическом институте, Ленинградском институте истории, философии и лингвистики, была сотрудником Государственной академии истории материальной культуры. В 1922 г. приглашена на работу в Рукописное отделение Публичной библиотеки консультантом по западному фонду. Фактически же работала в Отделении уже с 1921 г. в качестве учёного эксперта по западным рукописям, участвуя в деятельности советско-польской комиссии по реализации Рижского договора, в составе которой состояла до 1924 г. Привлекла к этой работе своих учеников – Всеволода Владимировича Бахтина (1901–1951 гг.), Сергея Александровича Ушакова (1904–1938 гг.), Александру Дмитриевну Люблинскую (1902–1980 гг.). Проработала в Отделе рукописей Публичной библиотеки 17 лет в должностях научного сотрудника, библиотекаря, штатного консультанта, главного библиотекаря. Её палеографические исследования неразрывно связаны с латинскими рукописями, главным образом, из коллекции Петра Петровича Дубровского (1754–1816 гг.), впервые раскрыла их первостепенное значение для истории письма и культуры раннего Средневековья; много сделала для популяризации рукописных богатств Публичной библиотеки. Организовала три больших выставки: выставку новых поступлений в Отдел реализации из собраний дворцов Павловска и Петергофа, особняков Строгановых и Юсуповых, приуроченную к 200-летнему юбилею Академии наук СССР (сентябрь 1925 г.); выставку, на которой были экспонированы 77 западных часовников с миниатюрами XIV–XVI вв. (март–апрель 1926 г.); выставку западных рукописей с миниатюрами V–XIV вв. (май 1928 г.). Участвовала в подготовке экскурсоводов по Библиотеке, в том числе по Рукописному отделу. Под редакцией О.А. Добиаш-Рождественской и с её участием Публичная библиотека издала три сборника «Средневековье в рукописях Публичной библиотеки» (1925, 1927, 1929 г.). Один из них содержал каталог рукописей V–VII вв. (продолжение каталога древнейших латинских рукописей, датированного VIII – началом IX вв., увидело свет только в 1965 г., перевод на французский язык издан в Париже в 1991 г.). В 1923 г. вышла её книга «История письма в Средние века», первое учебное пособие по палеографии в русской исторической литературе (второе издание – 1936 г.). В мае–июле 1926 г., а затем в июле–августе 1929 г. О.А. Добиаш-Рождественская была командирована в Берлин и Париж для ознакомления с новыми каталогами латинской рукописной и новой литературой в области палеографии. В Париже в «Практической школе научных исследований» прочла два доклада: «О древнейших латинских рукописях Государственной публичной библиотеки и работе над ними» и об «Основных поступлениях».