1952年，由于高等学校院系调整，汪德熙转入天津大学，担任化工系系主任（至1960年）。

1956年，汪德熙被邀请参加全国十二年科学技术发展远景规划的制定工作，主持《稀有金属》、《钛冶金》两个专题规划的编写。

1960年，汪德熙调到中国原子能科学研究院后，历任副所长和科学技术委员会主任、中国原子能研究院副院长。

1980年11月，汪德熙被选为中国科学院学部委员（院士）。

1983年，汪德熙担任中国原子能科学研究院科学技术委员会主任委员、核工业部科学技术委员会常务委员。

1985年，汪德熙担任核工业研究生部主任。

1990年，汪德熙担任中国核学会第三届理事长。

1991年，汪德熙担任中国核工业集团公司科学技术委员会高级顾问，核工业部研究生部名誉主任。

2006年8月8日21时15分，汪德熙因病医治无效在北京逝世，享年93岁。

汪德熙早期从事高分子化学研究。20世纪50年代研制不饱和聚酯玻璃钢。60年代后从事核化学与核化工的研究，提出了解决核燃料后处理萃取流程乳化问题的设想，并组织热试予以证实，使新流程在工业上应用。在发展核武器方面，领导化学线在原子弹引爆中子源的研制，钋-210及其他放射源的研制,氚的提取和生产工艺研究，核爆炸当量的测定，核燃料的分析等方面作了大量研究，并起了重要的组织领导作用。80年代带领研究生在冠醚化学和高放废液最终处置领域进行研究。

汪德熙研制成功用邻苯三酚和糠醛合成热固性塑料和不饱和聚酯，并用来制成玻璃钢小汽车壳体，属国际首创。汪德熙领导和组织了一系列国防科研项目，如核燃料后处理萃取工艺、原子弹引爆装置的制备、核试验用钋-210及其各种放射源的研制、氚的提取生产工艺、核试验当量的燃耗测定、核工业产品中的铀和钚及杂质的分析鉴定方法的研究等。他曾力排众议，主张废弃原沉淀法生产军用钚-239的工艺路线，改用萃取法，使后处理厂节省投资3.6亿元，而且可连续操作。

二十世纪三四十年代在纤维素利秀、有机物电解还原、磷苯三酚－糠醛塑料、聚脂树脂复合材料等方面进行了开创性的研究。六十年代起领导了钋－210及其各种放射源的研制和氚的提取及其生产工艺的研究，是中国独立完成的核燃料后处理萃取法流程和轻同位素分离流程研究的主要组织领导者之一。

二十世纪六十年代以来，汪德熙在中国核电建设、核燃料生产、动力堆辐照核燃料后处理以及放射性废物管理等重大事件的决策中发挥重要作用。他领导的“辐照核燃料后处理的萃取工艺”科研项目获1978年全国科学大会奖。

在中国原子能事业发展初期，汪德熙领导和组织了核武器引爆装置点火中子源的研制任务以及多次核试验爆炸当量的测定任务，按时提供了测量数据，受到有关方面的肯定，上述成果获得全国科学大会奖及国家发明奖。

20世纪80年代初，汪德熙看到核工业战线人才匮乏、后继乏人的严峻情况，他与王淦昌、戴传曾、李毅等联名给核工业部领导写信，建议创办核工业研究生部以培养高级专业人才。核工业研究生部成立后，汪德熙担任了首任主任。办学初期，条件异常艰苦，他殚精竭虑，四处奔波，从设备到教师，从体制到教材，都亲自过问落实。从1986年到1988年，70多岁的汪德熙，亲自上台授课，并满足学生的需求，用英语讲课。

晚年的汪德熙除做好带研究生的工作外，还在冠醚的配位化学、同位素效应与核燃料循环化学方面进行研究，并瞄准一些前沿课题指导硕士生和博士生进行研究，在钚分离科学技术、锕系元素化学领域培养出数名博士生和硕士生。

汪德熙的大哥汪德耀是细胞生物学家、动物学家、教育家、社会活动家、爱国民主人士，中国细胞生物学的奠基人与开拓者，解放后任厦门大学校长等职；

他的二哥汪德昭为物理学家、中国水声事业奠基人、中国科学院资深院士。

汪德熙从小喜爱音乐，曾学习过小提琴、钢琴和声乐。20世纪40年代初，汪德熙在美国麻省理工学院留学时，经常参加由哈佛大学和麻省理工学院中国留学生组织的“合唱团”活动。他们演唱最多的歌曲是《义勇军进行曲》和《长江船工号子》，对音乐的喜爱使他曾一度有过专业从事音乐的想法。

汪德熙在发展核武器方面，领导化学线在原子弹引爆中子源的研制，钋－210及其它放射源的研制，氚的提取和生产工艺研究，核爆炸当量的测定，核燃料的分析等方面做了大量研究，并起了重要的组织领导作用。（中国核工业集团有限公司评）

汪德熙是一位德高望重、卓有成就的科学家，为中国化工事业和原子能事业发展呕心沥血，数十年如一日，做出了卓越的贡献。在中国原子能事业发展初期，汪德熙领导和组织了核武器引爆装置点火中子源的研制任务以及多次核试验爆炸当量的测定任务，按时提供了测量数据，受到有关方面的肯定。（南开大学评）