Teprve po listopadu 1989 se mohl vrátit ke své profesi. V letech 1990–1994 pracoval v Historickém ústavu Čs. armády (od roku 1993 Historický ústav Armády ČR; nástupnická organizace Vojenského historického ústavu), z toho první tři roky ve funkci ředitele Památníku odboje. V letech 1995–1997 působil jako konzultant Kanceláře prezidenta republiky. Byl předsedou redakční rady v časopisech "Dějiny a současnost" (1990–1992) a "Historie a vojenství" (1990–1994). Zúčastnil se práce několika historických komisí: Historické komise KC Občanského fóra (1989–1990), Československo-rakouské komise historiků (1990–1992) a Česko-slovenské komise historiků (od roku 1994). Dále byl členem správní rady Ústavu T. G. Masaryka (od roku 1990) a Československého dokumentačního střediska (od roku 1999). V roce 1998 mu prezident České republiky udělil Medaili Za zásluhy II. stupně. Karel Pichlík zemřel 16. dubna 2001 v Praze.