新中国成立后，谈家桢的境遇大为改善。1952年，他被调到复旦大学，任生物系主任，开始专心致志地研究遗传学。
正当谈家桢打算大展宏图、探索遗传学的奥秘的时候，却从北方刮来一阵“寒流”。这阵“寒流”，来自当时的苏联，来自李森科。
李森科从1929年起因搞小麦“春化”而声名显赫，逐渐爬上苏联生物学界“权威”的地位。他拉米丘林的大旗作虎皮，“创立”所谓“米丘林—李森科主义”。
其实，由于人们对自然现象的认识不同，在一门科学中产生不同的学派，是完全正常的。在遗传学范畴中，便存在着孟德尔—摩尔根学派和米丘林学派。然而，李森科这道道地地的学阀，把经典的孟德尔—摩尔根遗传学体系打成“伪科学”，扣上“唯心”、“资产阶级反动理论”的大帽子，公然提出“消灭孟德尔—摩尔根主义”，把反对他们的科学家打成“科学上的反动派”，轻则撤职，重则判刑甚至流放，导致死于不毛之地。
在新中国成立初期，中国科学界受苏联的影响，照搬苏联科学界的某些错误做法。例如，1957年当我进入北京大学化学系的时候，当时的中国化学界便照搬苏联，开展所谓对美国化学家鲍林的共振论的批判，把“共振论”称为“马赫主义”和“机械主义”。我的老师、中国科学院学部委员傅鹰教授是鲍林的学生，也因此遭到批判。在中国生物界，当时则批判起孟德尔—摩尔根学说来了。
谈家桢是摩尔根的学生，通过自己的长期实验，坚信孟德尔—摩尔根学说的基本内容。早在1948年，在瑞典出席第八届国际遗传学会议时，他发觉原定担任会议主席的苏联著名遗传学家、列宁农业科学院院长凡维洛夫，没有出席会议。一打听，才知凡维洛夫的理论在国内被李森科指责为“资产阶级唯心主义的伪科学”，遭到批判，凡维洛夫受到政治迫害。当时，许多人劝谈家桢不要回中国，因为李森科的那套学阀作风使人心寒，恐怕中国政权在被共产党夺取之后，也会这样。谈家桢却坚定地回国了，因为他热爱自己的祖国。他认为，共产党总比国民党好，中国共产党不一定会学李森科那一套。
然而，在新中国成立初期，在那批判孟德尔—摩尔根的浪潮中，谈家桢首当其冲。有关部门凭借行政力量，不准谈家桢在复旦大学开设讲授以孟德尔—摩尔根学派观点为基础的正统的遗传学课程，强令改学米丘林遗传学说。就这样，谈家桢关于基因和染色体遗传学的研究，被迫停了下来。
这件事，引起了毛泽东主席的关注。
1956年，毛泽东主席为了繁荣中国科学和文化，提出了著名的“双百”方针。这一年夏天，在周恩来总理亲自关怀下，在青岛召开了遗传学座谈会，根据“双百”方针，谈家桢在会上阐述了对国内片面强调米丘林学说、压制孟德尔—摩尔根学说的意见。
1957年3月17日，毛泽东在中国共产党宣传工作会议上讲话的当晚，在中南海怀仁堂接见了谈家桢。一见面，毛泽东第一句便说：“你就是遗传学家谈先生啊！”接着，便问起他的工作和身体状况，问起青岛的遗传学座谈会。谈家桢一一作了汇报。毛泽东听后说：“你们青岛遗传学会议开得很好。过去我们学习苏联有些地方不对头。应该让大家搞嘛，可不要怕。”
1957年7月，毛泽东第二见到谈家桢时，一眼就认出了，说道：“谈先生，老朋友！”
1958年1月6日，毛泽东又用他自己平时乘坐的飞机，把谈家桢等三位知识分子从上海专程接到杭州，在西子湖畔的一个庭园里，共进晚餐，并作长时间的畅谈。
毛泽东关切地问：“谈先生，把遗传学搞上去，你觉得还有什么障碍和困难吗？”
谈家桢如实地回答：毛泽东主席提出“双百”方针后，尽管在复旦大学可以开设孟德尔—摩尔根遗传学说课了，可是大多数人以为米丘林学说才是“正统”，让他开课只是“统战”的需要，是对高级知识分子的一种“照顾”。正因这样，要真正开展现代遗传学的研究工作，困难还不少哩！
毛泽东听了，热情地鼓励他：“有困难，我们一起来解决。一定要把遗传学搞上去！”
那晚，毛泽东兴致很浓，和谈家桢等一直谈到凌晨3点，临末，还亲自把他们送到西湖边。毛泽东指着高挂在夜空的明月，说道：“今晚的聚会，也可以算是一段西湖佳话吧！”
就在那年，复旦大学生物系设立了遗传学专业。谈家桢劲头十足地干起来了。
1961年五一节前夕，毛泽东来到上海，再一次接见了谈家桢。毛泽东紧握着谈家桢的手，问道：“你对把遗传学搞上去，还有什么顾虑吗？”
这时，站在一旁的中共上海市委第一书记柯庆施说道：“我们大力支持谈先生在上海把遗传学研究搞起来。”
毛泽东笑了，点了点头说：“这样才好呀！要大胆搞，不要怕。”
在毛泽东的鼓励下，复旦大学在1961年年底成立了遗传学的研究所，谈家桢任所长。这样，谈家桢带领一批中青年人向着遗传学高峰登攀。
谈家桢学习了摩尔根的治学方法，培养了一批又一批有为的遗传学工作者——盛祖嘉、施履吉、徐道觉、刘祖洞等，分别从事微生物遗传学、细胞遗传学、人类遗传学等方面的研究。
谈家桢“教而不包”，着重培养青年一代的独立工作能力。在谈家桢的领导下，从1962年到“文革”前夕，复旦大学遗传学研究所共发表了论文50多篇，出版了专著、译作、讨论集等16种。外国朋友见了，都欢喜地说：“新中国的遗传学家们，正在急起直追。”