
به همين دليل، تحصيل موسيقي را نزد محمود ادامه مي دهد و پس از تشکيل ارکستر سمفونيک تهران به رهبري پرويز محمود در سال 1321، حنانه در سمت هورن نواز اول اين ارکستر مشغول به کار مي شود و همزمان در هنرستان موسيقي نيز به تدريس ادامه مي دهد. در سال 1331 با مهاجرت پرويز محمود و روبيک گريگوريان به خارج کشور، حنانه رهبري ارکستر سمفونيک تهران را بر عهده مي گيرد. در اين سال ها آثار مختلفي را با ارکستر اجرا مي کند و موسيقي فيلم مستند ايران طلاي سياه را مي نويسد. در سال 1333 اثر معروف خود سوئيت شهر مرجان را مي سازد و آن را در کنسرتي با مناسبت هزاره ي ابن سينا با ارکستر سمفونيک اجرا مي کند. بعد از اجراي اين کنسرت موفق به اخذ بورس تحصيلي در ايتاليا از آقاي چرولي، سفير وقت اين کشور مي شود و براي تحصيل به ايتاليا مي رود.
از سال 1333 تا 1335 در مدرسه ي عالي موسيقي واتيکان به تحقيق در مورد موسيقي مذهبي اروپا مي پردازد و موسيقي عروس دجله را هم در اين ايام مي نويسد. از سال 1336 تا 1339 نزد مانسترو کاردوچي در رم به تحصيل در رشته ي کمپزیسيون مشغول مي شود و براي تامين کمک هزينه تحصيلي خود همراه با حسين سرشار و پروين زرين پور به کار دوبلاژ فيلم هاي ايتاليايي به فارسي مي پردازد. تحصيل در رشته ي موسيقي فيلم در چينه چيتا زير نظر کاندلّي و فرارا، رهبران ارکستر، از فعاليت هاي ديگر او در اين سالهاست. حنانه در سال 1340 با کوله باري پر از دانسته ها و تجربه ها به ايران باز مي گردد و دوره تازه اي از فعاليت هنري را آغاز مي کند. در همين سال اثر دوئه پتسي پر ارکسترا (دو قطعه براي ارکستر) را به شيوه دودکافونيک خلق مي کند، اما تصميم مي گيرد که براي ارتقا و جهاني کردن موسيقي ايراني، شيوه اي خاص را برگزيند، نه اين که به شيوه غربي بنويسد. او با پيروي از اين ايده به نوشتن آثاري ارکسترال، پلي فونيک و هارمونيک روي تم هاي موسيقايي گوشه و کنار سرزمين خويش مي پردازد و مي کوشد تا به سبک شخصي يا بيان ويژه ي خود دست يابد. به تعبير حنانه، نوشتن موسيقي به شيوه مدرن يا دودکافونيک، افزودنِ چيزي به فرهنگ غرب است، نه به فرهنگ ايران زمين. در اين تلاش و براي رسيدن به اين خواسته است که در پي تحقيق و مطالعه گسترده در زمينه موسيقي ايراني، موفق به اختراع هارموني زوج مي شود. در سال 1341 به عضويت شوراي موسيقي راديو درمي آيد و سپس رياست آن را عهده دار مي شود. در همان سال ارکستر فارابي را در راديو تشکيل مي دهد و در مقام رهبري و سرپرستي هنري ارکستر، آثاري را براي اين ارکستر مي نويسد و اجرا مي کند. ترجمه جزوه ارکستراسيون اثر شارل کوکلن از فعاليتهاي ديگر حنانه در همين ايام است.
در فاصله سالهاي 44 تا 47 از طريق اداره راديو به سمينار بين المللي آهنگسازان راديو و تلويزيون يونسکو اعزام مي شود و يکي از آثار خود به نام اوراتوريو را در آنجا اجرا مي کند. در سال 1346 موسيقي فيلم عروس دريا و الماس 33 را مي نويسد. پس انحلال ارکستر فرابي، مدرسه ي موسيقي راديو - تلويزيون ايران را تأسيس مي کند و گام هاي مثبت و موفقي در تربيت خواننده و نوازنده براي اين سازمان برمي دارد. حنانه در نخستين جشن هنر شيراز قطعه کاکوتي را که يکي از غني ترين آثارش محسوب مي شود، با ارکستر مجلسي تلويزيون اجرا مي کند و موفق به دريافت جايزه ي گراندماسيون مي شود. در دومين جشن هنر نيز قطعه ي کاپريس براي پيانو و ارکستر به رهبري فرهاد مشکات اجرا مي شود. تصنيف اين قطعه که يکي از قوي ترين آثار پيانوي حنانه براي موسيقي ايراني و با هارموني شخصي اوست، از سال 1955 در رم شروع شد و تا آخرين سال هاي زندگي حنانه چندين بار تغيير يافت و به گفته خود او، آن چيزي نشد که او مي خواست و به همين دليل حنانه آن را کاپريس لعنتي مي ناميد. ويرايش سوم اين اثر اخيرآ با اجراي اميرعلي حنانه در استوديو ضبط شده است. در سال 1350 جايزه بهترين موسيقي فيلم فرار از تله نصيب حنانه مي شود. موسيقي فيلم گرگ بيزار در فاصله سال هاي 51 و 53 نوشته مي شود و از سال 1354 موسيقي فيلم را کنار مي گذارد و به تحقيق ادامه مي دهد.
چاپ اول کتاب گامهاي گمشده در سال 1357 منتشر مي شود و سال هاي بعد نوبت به تحقيق درباره موسيقي قديم ايران و تاليف و ترجمه کتاب های ارکستراسيون (جلد دوم)، فرهنگ موسيقي و ترجمه و تفسير مقاصدالالحان مي رسد. در سال 1366 موسيقي مجموعه تلويزيوني هزاردستان و در سال 1367 موسيقي فيلم سلام، سرزمين من ساخته مي شود. اين آخرين فيلم سينمايي است که حنانه موسيقي اش را مي نويسد. امپرومپتو راگيا آخرين اثر حنانه، برگرفته از تم اصلي موسيقي فيلم سلام، سرزمين من، قطعه اي است در دو موومان که مانند قطعه لالايي 1356 براي پيانو و بر اساس هارموني خاص حنانه نوشته شده است راگيا بر گرفته از شعر راگيا سروده شهين حنانه است.
زنده ياد مرتضي حنانه در 24 مهر 1368 به علت بيماري سرطان، چشم از جان فرو بست و در 29 مهر در امام زاده طاهر کرج به خاک سپرده شد. روانش شاد و يادش گرامي باد.