1948年下半年，正在美国加利福尼亚大学考察的中央研究院院长吴有训接到蒋介石一连几封加急电报；内容都是催其赶快回国 且口气一封比一封强硬。无奈，吴有训只好匆忙打点行装， 登船返国。 吴有训是当时中国最著名的理论物理学家， 新中国第一颗原子弹试爆成功后的庆功会上，一半以上参与其中的科技精英都是他当年任教的西南联大、中央大学物理系的学生。

回到南京，蒋介石就迫不及待地让他出任中国官方的最高学府一中央大学校长。

一天， 国民党教育部长杭立武找到吴有训家中。杭立武先取出一大查银元和金圆券，说这些钱先解燃眉之急，如果不够，还可再说。并说蒋委员长非常挂念吴，让他尽快飞抵台湾。

我地下党得知这一情况后，忙和吴有训取得联系，嘱咐他赶快更换住址，并尽量不要外出, 住处也不告诉别人，尽量不接待来客。

在紧张的气氛中又度过了两个月,1949年5月25日， 中国人民解放军终于攻克上海，吴有训再也按捺不住激动的心情，带着子女走出家门，汇入了欢迎解放军的行列中。

当天晚上，在收听国民党中央电台广播时，娇声娇气的女播音员所播的一段话使他怔住了:“吴有训先生，你在哪里？听到广播后，请你马上启程赴厦门，那里有接你……”这段话连续播了好几遍，之后，每天都能听到这一广播，直到厦门解放为止。可见，蒋介石对没有把吴有训拉到自已阵营中来，是心有不甘的。

1949年5月上海解放后，他被任命为国立交通大学校务委员会主任，主持校务工作。

1950年，吴有训调任中国科学院近代物理研究所（今中国原子能科学研究院）所长，52年卸任，期间明确提出中国要研究发展实验核物理。

1950年底被任命为中国科学院副院长。此外，吴有训曾任中国物理学会理事长。

1951年2月，吴有训担任了新成立的科学院建筑委员会主席。

1955年1月，中国科学院成立以吴有训为首的“原子能知识普及讲座委员会”，吴有训组织编写出版《原子能的原理和应用 》和 《原子能通俗讲话 》，在全国范围内普及原子能知识。当年被聘为中国科学院学部委员（院士），兼数理化学部主任。

1955年10月，中国抗生素研究工作委员会成立大会在北京召开，吴有训担任该委员会主任委员。

1958年8月，吴有训出任中国科学院原子核委员会同位素分离委员会主任委员，负责领导同位素分离、制备、应用等工作，为中国原子弹工程提供原料。同年当选为中国科学技术协会副主席。

20世纪60年代，吴有训督促并参与“新型共轴泵式红宝石激光器”，直接负责“人工胰岛素合成”项目，均实现了全球第一。

1977年11月30日，吴有训因病逝世，享年80岁，12月7日在北京八宝山革命公墓礼堂举行了追悼会。