1978年全国科学大会召开，邓小平同志提出了“科学技术是生产力”的著名思想。中国科学院在整顿的基础上，有条件地将在“文革”中下放到地方的一部分研究机构逐步收回，重新归属中国科学院。1978年6月22日，中国科学院以科发计字（78）0896号文，将湖北省植物研究所回归中国科学院，定名为中国科学院武汉植物研究所，属地市级单位。12月18日中国科学院以科发计字（78）2021号文，同意武汉植物园为武汉植物研究所下属机构，不挂两块牌子。 1980年1月16日，为建立健全科研指挥系统，多出成果、快出人才，中国科学院聘请武汉大学孙祥钟教授兼任武汉植物研究所所长。 

　　1980年8月12日至11月15日，经国务院批准，由中美两国植物学家联合进行鄂西植物的考察,此次考察由武汉植物研究所主持具体工作。中方参加考察的单位有中国科学院植物研究所、中国科学院昆明植物研究所、江苏省植物研究所、武汉大学生物系和神农架林区，由孙祥钟所长任考察队长；美方参加考察的专家有加利福尼亚大学贝克莱分校植物园的巴塞洛缪博士、美国国立树木园的达德利博士、哈佛大学阿诺德树木园的斯邦贝博士、卡内基博物馆的布福特博士和纽约植物园的鲁特尼博士，其中巴塞洛缪博士任美方考察队队长。鄂西植物科学考察队对神农架山脉主要地区的自然地理、植物群落及其生态环境进行了综合考察。 

　　在此期间武汉植物研究所坚持生态建园的原则，对园区进行了新的调整和布局改造，扩建了药用植物园，新开辟了竹园和水生植物区，新建了云津桥、翁荟亭、莲轩等十几处景点，开展了大规模的引种，充实增添了园地植物种类和品种，园林景观旧貌换新颜，一个生态型的武汉植物园展现在华中大地。 

　　1981年6月经湖北省委宣传部批准正式成立由34位专家学者组成的《植物科技论丛》编辑委员会，孙祥钟任首届主编；1983年3月经中共湖北省委宣传部批准正式创刊并将《植物科技论丛》更名为《武汉植物学研究》，不定期出版，限国内出版发行。1985年（第3卷）起改为季刊，国内外公开发行。 

　　1983年2月9日中国科学院生物学部下发关于评议武汉植物研究所的通知。同年9月1日以学部委员（院士）吴征镒教授为组长的评议小组对武汉植物研究所的工作进行了为期6天的综合评议。评议小组听取了孙祥钟所长的工作报告，经过全面、认真的检查和评估，确认并指定了武汉植物研究所的方向任务：在华中地区植物区系研究的基础上，着重进行华中地区植物资源的调查、发掘、利用、保护和经济植物的引种驯化，并逐步开展水生植物的研究。并指出今后的科研工作应该强调面向华中，无论是资源调查、植物分类以及植物园的引种驯化等工作，都要注意体现华中地区的特色。 

　　1984年中国科学院调胡鸿钧研究员任武汉植物研究所所长，随带2名硕士研究生，实现了培养和接收研究生零的突破。1986年7月28日，国务院学院委员会批准武汉植物研究所为第三批植物学专业硕士学位授予单位；1987年8月6国务院学位委员会以（87）学位031号文批准我所变更为硕士学位授予单位；1999年经国务院学经委员会批准授予武汉植物研究所植物学专业博士学位授予点。 

　　1988年研究所全面贯彻落实“把全院主要力量动员和组织到国民经济的主战场，同时保持一支精干力量从事基础研究和技术创新”的办院方针和“一院两制”的办院模式，围绕植物资源开发利用进行了产品开发，引入市场机制创办了不同形式的公司实体，开展科研成果进入市场的探索。 

　　20世纪80-90年代，遵循院生物学部评议确定的学科方向和注意体现华中地区特色的要求，武汉植物研究所以川东、鄂西、神农架地区为主，根据国家重大工程项目建设（如三峡大坝和南水北调工程）和长江经济带发展战略等的需求，积极开展了华中地区资源植物和珍稀濒危植物保护研究和特有经济植物研究，并取得了丰富的研究成果。 

　　管理机构和科研机构几经变化，至1997年的设置为：管理机构含综合办公室、人事教育处、科研计划处、后勤服务部、财务科、保卫科；研究机构含植物分类生态研究室、水生植物研究室、经济微藻研究室、资源植物研究室、资源植物开发中心、植物园以及图书情报室和《武汉植物学研究》编辑部。 

　　1998年中国科学院启动知识创新工程试点工作，极大地推动了武汉植物研究所的改革和发展进程。1999年武汉植物研究所模拟院一期创新试点办法，进行了自费创新的努力，先后在科研、管理、开发、后勤四大系统和植物园进行了运行机制改革与学科调整，为建立与知识创新工程相适应的组织机构、管理体制和运行机制奠定了良好基础。