改革开放后，国家在计划生育领域与国际组织开展合作，在北京筹建计划生育科学研究所（国家卫生计生委科学技术研究所的前身）。任务当前，1978年10月肖碧莲调职北京，这一年她56岁。从与联合国人口活动基金、世界卫生组织人类生殖研究特别规划署谈判，到事无巨细创建计划生育科学研究所，到该所被确定为世卫组织人类生殖研究合作中心，再到生殖健康学科的大发展，她倾注了大量智慧和心血，在北京继续奋斗了30年。
在此期间，肖碧莲从紧要处着手，率先在国内建立了放射免疫测定技术的标准化方法和质量控制指标。她所领导的生殖内分泌研究室因此被世卫组织人类生殖研究特别规划署确定为中国的放免质量控制中心。在此基础上，对女性生殖生理基线数据进行了测定和分析。此类研究属于奠基性的工作，很多研究者并不愿意做，而肖碧莲团队知难而进，建立了中国妇女5种生殖激素的生理常数，总结出激素变化的规律和高峰平均值。这项研究填补了国内空白，为避孕药具研发及相关疾病诊疗提供了科学的基础。此外，肖碧莲团队开展了一系列针对避孕药具的作用机理与远期安全性、卵巢功能及其调控的研究，多次获得科研奖项。从生殖健康大学科的角度，她还开展了辅助生殖实践，在中国首例试管婴儿诞生之后不到两年也获成功。
20世纪90年代中期，肖碧莲将紧急避孕的概念引进国内，并组建了“米非司酮降低非意愿妊娠和人工流产的合作研究与开发”临床研究组，历时5年完成4项研究课题。其研究成果有效地降低了我国的人工流产率，促进了女性的生殖健康保护。同时，她联合国际专家对课题研究人员进行临床研究规范化培训，确保科研工作真正走上规范化轨道。1994年，肖碧莲被聘任为中国工程院医药与卫生工程学部首批院士之一，1995年获第二届中华人口奖之科技奖。她主持的“米非司酮用于紧急避孕、黄体期避孕及催经的研究”荣获2003年度中华医学科技奖一等奖、2004年度国家科学技术进步奖二等奖。
肖碧莲在科研所连任三届学术委员会主任，1989年被任命为所长，尽管已经超龄，但她在白手起家建所10周年之际担任所长实属实至名归。作为管理者，肖碧莲非常信任和鼓励年轻人，在为他们提供更好教育和研究资源方面不遗余力。
