בקונגרס ה-20, ב-4 באוגוסט 1937, שהתקיים בציריך, תומך ויצמן בהצעת החלוקה של ארץ ישראל למדינה ערבית ויהודית, בעקבות מסקנות ועדת פיל. בנאומו אמר: "ברגע היסטורי זה יורשה נא לי לפנות לעם הערבי... יש עם ערבי בעל מסורת מפוארת. לעם הזה הושטנו את ידנו. ועדיין ידנו מושטת אליהם אף עתה, אבל בתנאי אחד: כשם שאנו מאחלים להם שיתגברו על הזמן הקשה ויחזרו למסורת הגדולה של העם הערבי האדיר בעל התרבות, כל שעליהם לדעת שיש לנו את הזכות להקים את ביתנו בארץ ישראל בלי להזיק למישהו, אלא להביא תועלת לנו ולאחרים. אם הם יכירו בזכותנו זאת, נמצא את הדרך להבנה הדדית."

בונה את ביתו ברחובות בסמוך למכון זיו. הבית תוכנן על ידי האדריכל היהודי הנודע אריך מנדלסון. בעקבות המרד הערבי הגדול, שולחת ממשלת בריטניה משלחת חקירה בראשות הלורד פיל. ויצמן מעיד בפני הוועדה המלכותית ב-25 בנובמבר 1936: "כשמדברים על העם היהודי מדברים על עם שהוא מיעוט בכל מקום ואינו רוב בשום מקום... הוא מעין רוח של עם ללא גוף, ולפיכך הוא מעורר חשד וחשד מוליד שנאה. צריך שיהא לו מקום בעולם, בעולמו הנרחב של הקדוש ברוך הוא, שבו אנו יכולים לחיות ולהתבטא בהתאם לאופיינו..." 

נבחר מחדש לתפקיד נשיא ההסתדרות הציונית העולמית והסוכנות היהודית בקונגרס ה-19 בלוצרן, יחד עם דוד בן-גוריון כיו"ר הנהלת הסוכנות היהודית.

מייסד את המכון למחקר ע"ש דניאל זיו ברחובות.

מתמנה ליו"ר הלשכה המרכזית של הסוכנות ליישוב יהודי גרמניה בארץ ישראל.

ויצמן מודח מראשות התנועה הציונית. הוא מקדיש את זמנו למחקר מדעי ולגיוס כספים בעבור פרויקטים ציוניים ועבודת הצלה של פליטים יהודים, בעיקר מגרמניה.

במכתב ללורד פאספילד, ב-20 באוקטובר 1930, כתב ויצמן: "בשתיים-עשרה השנים האחרונות אני עומד בראש ההסתדרות הציונית העולמית והסוכנות היהודית. כל אותו הזמן השתדלתי לעבוד בהרמוניה הדוקה ביותר עם ממשלת הוד מלכותו ולבסס את פעולותיי על שיתוף פעולה קרוב איתם. אין אפוא אדם שישתוקק כמוני להיענות לקריאה להמשיך בשיתוף פעולה, אילו היה קיים בסיס לכך". ויצמן מקבל את "איגרת מקדונלד," שבה ממשלת בריטניה שבה ומכריזה על מחויבותה להקים בית לעם היהודי בארץ ישראל. עם זאת, לא היה בה די כדי לשקם את מעמדו של ויצמן בעולם היהודי, אשר יצא בביקורת נגד מדיניות הפיוס שלו.

נבחר לנשיא הסוכנות היהודית המורחבת לארץ ישראל, אשר הוקמה במטרה לשתף את יהודי המערב במפעל הציוני. "האידיאל שלנו היה החזון של עם חדש, חופשי מן הממדים הצרים של הגטו ומן החשש הנצחי מפני אי-הבנות ושיבושים, חי את חייו שלו על אדמתו שלו, עם של אנשים זקופי קומה, בעלי מודעות למורשת היסטורית גדולה הקשורה הן עם עם ישראל והן עם אדמתה של ארץ ישראל". (ביום כינונה של הסוכנות היהודית המורחבת, 11 באוגוסט 1929)

"מאורעות תרפ"ט" הביאו את הממשלה הבריטית להשליט סדר וכדי להרגיע את הערבים פרסמה את "הספר הלבן" של הלורד פאספילד, אשר בו נסוגה מחלק מההבטחות שנתנה בהצהרת בלפור.

משתתף בטקס פתיחת האוניברסיטה העברית בירושלים, בהשתתפות הלורד בלפור.

מסייר בארצות הברית עם אלברט איינשטיין במטרה לגייס כספים לקידום המפעל הציוני.