1978年，陳竺被推薦到上海第二醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院內(nèi)科進修。著名血液學專家王振義教授意外發(fā)現(xiàn)，陳竺雖然只有中專學歷，但寫病史十分仔細、準確，字跡工整，他開始悄悄觀察這個年輕人。

　　這年10月，高?；謴脱芯可猩荚嚕瑦鄄判那械耐跽窳x鼓勵陳竺報考自己的研究生。沒有上過大學的陳竺日以繼夜地自學大學課程，最終在600多名考生中獲得總分第二、血液學專業(yè)第一的好成績。王振義堅持承受了重大壓力，破格錄取了他。陳竺學業(yè)進步很快，先后在《中華醫(yī)學》英文版發(fā)表了3篇有關(guān)血友病的論文，引起國際醫(yī)學界的關(guān)注，不久就被接納為國際血友病聯(lián)盟的第一個中國會員。

　　1984年，陳竺憑著優(yōu)異的專業(yè)成績和掌握英語、法語兩門外語的優(yōu)勢，成為新中國成立后首批赴法國擔任外籍住院醫(yī)生的人選，來到巴黎圣·路易醫(yī)院血液中心實驗室。一年后，他開始攻讀博士研究生學位，主修分子生物學。陳竺如饑似渴地學習，常常通宵達旦。在第一年的考試中，以“白血病T細胞受體基因的研究”的論文，奪得全班第一。

　　1986年1月，陳竺的夫人、研究生同學陳賽娟來到陳竺所在研究所攻讀細胞遺傳學博士學位。她接手了一個高深的細胞遺傳學課題，攻了整整半年，未見一絲成功的曙光，陳竺來助戰(zhàn)。那段時間，熟悉的人都知道，“半夜還亮著燈的實驗室，一定是陳的”。甚至連實驗大樓的大門鑰匙，都由陳竺掌管了很久，因為他們來得太早，走得又太晚。半年后，陳竺夫婦合作發(fā)表了6篇論文，在白血病分子生物學研究領(lǐng)域取得了“突破性成果”，找到了染色體斷裂的確切位置，并提出了新的斷裂點集中區(qū)域的概念，之后被國際同行廣泛采納。

　　1989年，陳竺夫婦倆決定回國，老師們勸他們：“留下來，你們會有燦爛的前程，回國，你們將一無所有?！?u>陳竺笑了笑說：“之所以回國，不是因為我不愛法國，而是因為我更愛中國?！彼谧约翰┦空撐牡撵轫撋希ふ貙懴拢韩I給我的祖國。

　　“貧瘠”的土地上開花結(jié)果

　　歸國創(chuàng)業(yè)初期異常艱苦。擔任上海血液學研究所所長職務的王振義只是一個“皮包所長”，要建血液研究室更是缺人、缺設(shè)備，甚至沒有一間像樣的房子。他們一路上小心翼翼帶回的價值幾萬法郎的試劑，因寄放在上海二醫(yī)大基礎(chǔ)部的低溫冰箱故障，竟全部報廢了!由于沒有相關(guān)設(shè)備，他們要到外邊的實驗室去“借做”，陳竺把那些貴重嬌氣的標本、試劑、試管及實驗材料輕輕放在自行車車筐里，四處奔走。

　　經(jīng)過多年探索，陳竺發(fā)現(xiàn)維甲酸和砷劑實際上是通過不同的途徑，靶向作用于急性早幼粒細胞白血病的同一關(guān)鍵致病基因編碼的蛋白質(zhì)，因此提出兩藥共用的“協(xié)同靶向治療”設(shè)想。臨床試驗中，90％以上的患者長期無病生存。

　　當陳竺得知哈爾濱醫(yī)科大學張庭棟教授等用砒霜治療早幼粒細胞性白血病，取得時間長短不一的完全緩解的消息后，便開始與之合作。1年后，他們合作在國際權(quán)威雜志《血液》上發(fā)表論文，揭示了三氧化二砷（即砒霜）是通過誘導癌細胞凋亡（細胞程序性死亡）而發(fā)揮作用的。這一發(fā)現(xiàn)使砒霜這個古老的藥物，正式步入了現(xiàn)代藥物治療研究的主流。

　　1995年11月3日，陳竺被增選為中國科學院院士（生物學部）。這年，他只有42歲，是當時中國醫(yī)學界最年輕的院士。

　　2000年10月，陳竺出任中國科學院副院長，分管國際合作局和生物技術(shù)局，但他的研究工作從未停止。