吴国祯曾经从美国经欧洲独自来到北京，因此被台湾当局列入黑名单。1977年，他来到中国大陆，定居北京，历任中国科学院化学研究所副研究员、研究员，中国物理学会光散射委员会副主任委员等职务。1995年，转任清华大学物理系教授。他还历任台湾同学会会长、中华全国台湾同胞联谊会副会长等职。其中，台湾同学会成立于1981年，会员是来到大陆工作或常住的台湾专家、学者，老一辈会员大都参加过1970年代海外的“保卫钓鱼台运动”。1983年，吴国祯加入台湾民主自治同盟。1987年11月，当选为台湾民主自治同盟第四届主席团委员