研究真核基因调控的妻子张奇亚一同回到了中国武汉。回国后于1995年获水生生物研究所理学博士学位，并升任研究员。1999年至2007年，桂建芳是水生生物研究所常务副所长、所长，2001年至2011年成为淡水生态与生物技术国家重点实验室主任。他还担任过农业部第八届科学技术委员会委员、中国海洋湖沼学会副理事长、中国水产学会常务理事、中国遗传学会、中国细胞生物学会和中国鱼类学会理事等职。2009年被授予“五一劳动奖章”。他还曾获得过国家“八五”科技攻关重大成果奖、获中国科学院自然科学三等奖（1995）、国家自然