1860 kehrte Imhoof-Blumer nach Winterthur zurück und trat in das Geschäft seines Vaters ein. Wie es sich für einen Mann seines Standes gehörte, stellte er sich für öffentliche Ämter zur Verfügung. So wurde er Mitglied des Geschworenengerichts und der Rechnungsprüfungskommission. Prägend für seinen weiteren Lebensweg war die Wahl zum Betreuer der Münzsammlungen der Stadtbibliothek sein.
Dieses Ehrenamt entsprach dem 23-Jährigen und dem blieb er 59 Jahre lang treu. Gleichzeitig wurde er in den städtischen Bibliothekskonvent gewählt. Dieser war das Aufsichtsorgan der Bibliothek, was bemerkenswert ist, da er dadurch zu seinem eigenen Aufseher wurde. Von 1864 bis 1916 amtete er als Quästor. 1862 heiratete er Elisabeth Blumer, die Tochter eines Geschäftspartners seines Vaters, mit der er zwei Töchter hatte.
In den 1860er-Jahren hatte Imhoof-Blumer bereits eine bedeutende Privatsammlung mit Schweizer Münzen angelegt. Diese konnte er durch den Ankauf der Privatsammlung des Thuner Landammanns Carl Friedrich Ludwig Lohner nicht nur erweitern, sondern sogar komplettieren. Das Münzkabinett in Winterthur war seither lange Zeit die einzige Stätte in der Schweiz, die alle heimischen Münzprägungen vom Mittelalter bis in die Neuzeit besitzt.
1866 konnte Friedrich Imhoof-Blumer rund 2000 griechische Münzen und einige archäologische Objekte aus der Sammlung Fischer in Palermo erwerben. In der Folge begann er systematisch, auch antike griechische Münzen zu sammeln und zu erforschen. Schon bald publizierte er auch in diesem Bereich. Die Universität Zürich verlieh ihm als Anerkennung für seine bedeutenden Forschungsarbeiten zu griechischen Münzen 1870 den Ehrendoktortitel. Gleichzeitig vernachlässigte Imhoof-Blumer jedoch auch die Schweizer Sammlung nicht, sondern reicherte diese immer weiter an. Das gesamte Konvolut, bestehend aus 10'578 Münzen und Medaillen, schenkte er schliesslich der Stadt Winterthur als unveräusserlichen Besitz. Winterthur besass damit die beste Münzsammlung der Schweiz. Von 1869 bis 1875 politisierte Imhoof-Blumer im Zürcher Kantonsrat als Vertreter der Demokratischen Partei. Die Politik entsprach jedoch seinem eher zurückhaltenden Naturell, weshalb er sich damit schwer tat.
Da Imhoof-Blumer neben seinen öffentlichen Ämtern und der Arbeit im Geschäft nur wenig Zeit für seine persönlichen Studien fand, entzog er sich immer wieder mehrere Stunden seiner Nachtruhe. Er hatte nie ein Hochschulstudium absolviert und eignete sich für seine Forschungsarbeit selbst Altgriechisch und Latein an. Dies führte jedoch nach kurzer Zeit zu einer gesundheitlichen Krise. Sein Vater musste einsehen, dass dieser Zustand längerfristig nicht aufrechterhalten werden konnte und beschloss in den 1870er-Jahren, seine Firma aufzulösen. Mit dem so freigewordenen Kapital konnte sich Friedrich Imhoof-Blumer ganz auf die Numismatik konzentrieren und seine Leidenschaft zum Beruf machen. Mit seinem Engagement wurde er zu einem Wissenschaftler mit Weltruf, der auch international mit den höchsten akademischen Ehren ausgezeichnet wurde. So war er Ehrenmitglied in verschiedenen traditionsreichen Akademien und Fachgesellschaften und erhielt vom Deutschen Kaiser die Ritterwürde verliehen.
