1949年，中华人民共和国成立后，贝时璋曾参与协助筹建中国科学院。1950年，离开浙江大学，赴上海，出任中国科学院实验生物学研究所研究员，兼任所长。1954年，中国科学院实验生物学研究所迁往北京。1955年，被聘为中国科学院生物学部委员（中国科学院生物学学部院士）。1956年，参与制订“十二年科学技术发展远景规划”。1957年，成立北京实验生物学研究所，贝时璋担任研究员，兼任所长。1958年，北京实验生物学研究所改建为中国科学院生物物理研究所，贝时璋担任研究员，并兼任所长。1983年，贝时璋改任中国科学