1978年全國科學大會召開,鄧小平同志提出了“科學技術是生產力”的著名思想。中國科學院在整頓的基礎上,有條件地將在“文革”中下放到地方的一部分研究機構逐步收回,重新歸屬中國科學院。1978年6月22日,中國科學院以科發計字(78)0896號文,將湖北省植物研究所回歸中國科學院,定名為中國科學院武漢植物研究所,屬地市級單位。12月18日中國科學院以科發計字(78)2021號文,同意武漢植物園為武漢植物研究所下屬機構,不掛兩塊牌子。 1980年1月16日,為建立健全科研指揮系統,多出成果、快出人才,中國科學院聘請武漢大學孫祥鐘教授兼任武漢植物研究所所長。
1980年8月12日至11月15日,經國務院批準,由中美兩國植物學家聯合進行鄂西植物的考察,此次考察由武漢植物研究所主持具體工作。中方參加考察的單位有中國科學院植物研究所、中國科學院昆明植物研究所、江蘇省植物研究所、武漢大學生物系和神農架林區,由孫祥鐘所長任考察隊長;美方參加考察的專家有加利福尼亞大學貝克萊分校植物園的巴塞洛繆博士、美國國立樹木園的達德利博士、哈佛大學阿諾德樹木園的斯邦貝博士、卡內基博物館的布福特博士和紐約植物園的魯特尼博士,其中巴塞洛繆博士任美方考察隊隊長。鄂西植物科學考察隊對神農架山脈主要地區的自然地理、植物群落及其生態環境進行了綜合考察。
在此期間武漢植物研究所堅持生態建園的原則,對園區進行了新的調整和布局改造,擴建了藥用植物園,新開辟了竹園和水生植物區,新建了云津橋、翁薈亭、蓮軒等十幾處景點,開展了大規模的引種,充實增添了園地植物種類和品種,園林景觀舊貌換新顏,一個生態型的武漢植物園展現在華中大地。
1981年6月經湖北省委宣傳部批準正式成立由34位專家學者組成的《植物科技論叢》編輯委員會,孫祥鐘任首屆主編;1983年3月經中共湖北省委宣傳部批準正式創刊并將《植物科技論叢》更名為《武漢植物學研究》,不定期出版,限國內出版發行。1985年(第3卷)起改為季刊,國內外公開發行。
1983年2月9日中國科學院生物學部下發關于評議武漢植物研究所的通知。同年9月1日以學部委員(院士)吳征鎰教授為組長的評議小組對武漢植物研究所的工作進行了為期6天的綜合評議。評議小組聽取了孫祥鐘所長的工作報告,經過全面、認真的檢查和評估,確認并指定了武漢植物研究所的方向任務:在華中地區植物區系研究的基礎上,著重進行華中地區植物資源的調查、發掘、利用、保護和經濟植物的引種馴化,并逐步開展水生植物的研究。并指出今后的科研工作應該強調面向華中,無論是資源調查、植物分類以及植物園的引種馴化等工作,都要注意體現華中地區的特色。
1984年中國科學院調胡鴻鈞研究員任武漢植物研究所所長,隨帶2名碩士研究生,實現了培養和接收研究生零的突破。1986年7月28日,國務院學院委員會批準武漢植物研究所為第三批植物學專業碩士學位授予單位;1987年8月6國務院學位委員會以(87)學位031號文批準我所變更為碩士學位授予單位;1999年經國務院學經委員會批準授予武漢植物研究所植物學專業博士學位授予點。
1988年研究所全面貫徹落實“把全院主要力量動員和組織到國民經濟的主戰場,同時保持一支精干力量從事基礎研究和技術創新”的辦院方針和“一院兩制”的辦院模式,圍繞植物資源開發利用進行了產品開發,引入市場機制創辦了不同形式的公司實體,開展科研成果進入市場的探索。
20世紀80-90年代,遵循院生物學部評議確定的學科方向和注意體現華中地區特色的要求,武漢植物研究所以川東、鄂西、神農架地區為主,根據國家重大工程項目建設(如三峽大壩和南水北調工程)和長江經濟帶發展戰略等的需求,積極開展了華中地區資源植物和珍稀瀕危植物保護研究和特有經濟植物研究,并取得了豐富的研究成果。
管理機構和科研機構幾經變化,至1997年的設置為:管理機構含綜合辦公室、人事教育處、科研計劃處、后勤服務部、財務科、保衛科;研究機構含植物分類生態研究室、水生植物研究室、經濟微藻研究室、資源植物研究室、資源植物開發中心、植物園以及圖書情報室和《武漢植物學研究》編輯部。
1998年中國科學院啟動知識創新工程試點工作,極大地推動了武漢植物研究所的改革和發展進程。1999年武漢植物研究所模擬院一期創新試點辦法,進行了自費創新的努力,先后在科研、管理、開發、后勤四大系統和植物園進行了運行機制改革與學科調整,為建立與知識創新工程相適應的組織機構、管理體制和運行機制奠定了良好基礎。