继续任所长。后又组建成立了中央生物制品检定所，他兼任首任所长，更主持制订中国第一部生物制品规范—《生物制品制造及检定规程》（草案）。1955年分离出独立的砂眼病原体——砂眼衣原体（CT, "Chlamydia trachomatis"）。同年，当选中国科学院院士。1958年在“插红旗、拔白旗”运动中，受尽折磨，因为不堪受辱，于9月30日凌晨在家自杀身亡。
纪念.1981年，国际沙眼防治组织授予汤飞凡金质奖章，以表彰他在砂眼症研究领域的重大贡献。1982年获得国家自然科学二等奖。