1949年11月1日，中国科学院诞生，竺可桢被任命为副院长，成为新中国科学事业的最早领导人之一，他以渊博的知识、敏锐的目光，从自然规律出发，从国情出发，提出并亲身投入以“了解自然、开发自然”为目的的自然资源综合考察工作，是我国实施可持续发展战略的先行者。
可持续发展
竺可桢在从事我国科学事业领导和组织工作的同时，投入很大的精力亲自参加野外考察，并提出“了解自然，开发自然”(这是实施“可持续发展战略”的先声)和“自然资源综合考察”，强调自然资源的合理开发，精心保护，科学利用。
从1954年5月到1965年8月，竺可桢先后赴内蒙古、河西走廊等地考察水土保持工作，历时11年，足迹遍及全国除西藏、台湾外的所有省区。
重视海洋资源的研究与开发，在竺可桢的领导和支持下，1954年元旦创建了海洋生物研究室。1957年8月，正式成立海洋生物研究所。
科学考察
1954年，竺可桢深入黄河中下游地区，亲自调查水土流失状况，建议科学院设立“黄河水土流失研究所”，两年内( 1955、1956)接连发表了四篇有关水土保持的文章。
1954年，竺可桢等在黄河河谷考察（左二）
1957年，竺可桢率领中国科学家会同苏联专家沿黑龙江，考察了中苏边境11个城市，提出了黑龙江水力资源开发的一期工程。1957年6月，根据竺可桢的建议，成立了“中国科学院综合考察委员会”。这标志着我国大规模自然资源考察的开始，为今日实现可持续发展战略奠定基础。
1959年，竺可桢领导并组织我国治沙大军浩浩荡荡开进我国西北部大沙漠。建立六处综合试验站，并深入到塔克拉玛干、毛乌苏沙漠及河西走廊西部的戈壁地区进行考察，揭开我国大规模科学治沙的新纪元。
1960年9月，竺可桢在川西勘察西线南水北调路线。此外，竺可桢多次与林业部、农业部及苏联科学院专家协作，先后考察了华南热带作物资源、海南岛、雷州半岛的橡胶和热带资源，并提出利用和开发的建议。
科普事业
竺可桢是科普事业的开拓者，他十分重视科学普及，认为科学研究和科学普及是科技事业的两翼。早在二十世纪二十年代起，亲自投入科普写作，直到75岁高龄，仍在百忙之中主持编写介绍世界著名科学家的传记。
从1950-1960年，公开发表了106篇高水平的文章，其中不少文章，特别是研究了近五十年的《中国近五千年来气候变迁的初步研究》发表后，受到国内外学术界的广泛关注。
竺可桢处世认真，治学严谨，他留下的38年、近800万字的日记，涉及重要时事、社会经济、气象物候、地理风土、科学史料等等，是一笔无价的财富。
科学贡献
1959年6月，毛泽东主席在天安门城楼接见竺可桢
毛泽东主席曾对竺可桢说：“我们有个农业八字宪法，只管地，你的文章管了天，弥补了八字宪法的不足，我们两个人分工合作，就把天地都管起来了！”
竺可桢公开发表的科学著述近三百篇，其学术成就和科学贡献可分为七个方面:
台风研究，1918年发表《台风中心的若干新事实》。
季风研究，发表《东南季风与中国雨量》，揭示了中国气候的根本特征。
农业气候研究，他将中国气候分为八大类，并提出“农业小气候”、“农业气象灾害”及“农业气象预报”。
物候学研究，在他的指导下，中科院发起组织全国物候网。
气候变迁研究，这是竺可桢花精力最多，成绩最大的领域。他集五十年研究的成果，于1972年发表了《中国近五千年来气候变化的初步研究》成为我国研究气候变化的先驱，以83岁高龄登上新的科学高峰。
地理学方面的研究，竺可桢是我国现代地理学的莫基人。他创办中国第一个地学系，发起创建中国地理学会，并亲自筹建中科院地理研究所。
自然科学史的研究，1927年，他发表了《论以岁差定(尚书·尧典)四仲中星之年代》。此文开辟了用现代科学方法整理我国古代天文史科的道路，对历史学界产生了重大影响。
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