回国，后在中国科学院自动化研究所任室主任、副所长。1968年后调任北京控制工程研究所副所长、中国空间技术研究院副院长兼北京控制工程研究所所长、航天部总工程师。1985年，其有关返回式卫星和东方红一号卫星的工作获国家科技进步特等奖。1986年3月，与王大珩、王淦昌、陈芳允联名建议发展中国的高技术，受到邓小平的高度重视，促成了863计划。1991年任航空航天部科技委员会顾问、实践系列卫星总设计师。1999年9月，与钱学森、钱三强、邓稼先等共23人一起获两弹一星功勋奖章。2006年6月11日，杨嘉墀在北京