Regresó al país en 1924 e ingresó al Hospital Vargas como Jefe de Servicio (1925-1930); posteriormente ejerció en el Hospital de Niños de la Cruz Roja Venezolana (1930-1933). Los primeros pediatras de entonces fueron los doctores Gustavo Machado, Guillermo Hernández Zozaya y, posteriormente, el Dr Pastor Oropeza.

En 1936 fundó y dirigió el Hospital Municipal de Niños «Doctor José Manuel de los Ríos», honrando con este nombre a la memoria de su notable predecesor. En 1938 fue presidente del Primer Congreso Venezolano de Pediatría y 1er Presidente de la Junta Directiva de la Sociedad Venezolana de Puericultura y Pediatría.

Presidió las Primeras Jornadas de dicha Sociedad en 1943. Sentó las bases del Consejo Venezolano del Niño, del cual fue presidente desde 1938 hasta 1950. El 29 de junio de 1950 se incorporó como Individuo de Número de la Academia Nacional de Medicina, en el Sillón IX. Su padre, el doctor Alfredo Machado Núñez, había sido el 1er presidente de esta institución. Su trabajo de incorporación fue: «Factores Sociales como Causa de Mortalidad y Abandono Infantil».

Fundó la Escuela Municipal de Enfermeras en el Hospital de Niños y fue asesor de muchas instituciones privadas como la Liga de Higiene Mental, MICA, FIPAN y OPAN. En 1951, don Eugenio Mendoza creó la Fundación «Gustavo H. Machado» y fue designado vicepresidente permanente de dicha institución.

El Dr. Machado Hernández era una persona muy culta y un notable clínico. A partir de 1951 su salud comenzó a deteriorarse por una afección cardíaca, la cual se hizo progresiva, por lo cual se retiró del ejercicio profesional. Como buen experto en la nutrición, cultivó el arte culinario y se interesó mucho por la gastronomía, estudiando los alimentos, los diversos métodos de prepararlos y hasta llego a cultivar plantas alimenticias, encontrando en ello una fuente de interés, satisfacción y distracción. Los platos que preparaba eran excelentes, tal como se describe en la obra escrita por su hija «Biografía del Doctor Gustavo H. Machado», (Capítulo XI titulado «Dime lo que comes… y te Diré Quién Eres»), lectura que permite conocer mejor al médico eminente que fue Gustavo Machado. Falleció en Caracas el 14 de enero de 1968 a los setenta y un años.

En su honor se han creado los siguientes:

• Por su reconocida trayectoria en el ejercicio de la medicina se creó la distinción Orden al Merito «Dr. Gustavo H. Machado» que la otorga la Sociedad Venezolana de Puericultura y Pediatría.

También en su honor existen:

• Complejo Gustavo H. Machado en Caracas con un área de 29.000 m2, tiene cuatro edificios con salones de clase, talleres, dormitorio para niños y niñas, comedor, salas de juego, enfermería, biblioteca, capilla, piscina, dos canchas de baloncesto y un campo para fútbol y béisbol.
• Centro de Documentación e Información Pediátrica Dr. Gustavo H. Machado en el Hospital J. M de los Ríos en Caracas.
•  Preescolar Gustavo H. Machado
• Liceo Nacional Bolivariano Gustavo H Machado.