I 2000 ble Shatz utnevnt Til Nathan Marsh Pusey Professor i nevrobiologi ved Harvard Medical School. Hun ledet instituttet for nevrobiologi fra 2000 til 2017 og var den første kvinnen som gjorde det. Når det gjelder hennes avgang Fra Stanford, uttalte hun «jeg kunne ikke avslå [jobben] fordi jeg følte at jeg var på oppdrag for å representere kvinner på høyeste nivå.» Shatz bidro til å utvikle Harvard Center for Neurodegeneration and Repair (nå kalt Harvard NeuroDiscovery Center) og ledet Harvard Center For Brain Imaging.