1975年，因“文革”中斷數年的第二次地下核試驗又重新被列入議事日程，時已68歲的王淦昌仍然以技術總負責人的身份，與小伙子們一起，從吐魯番到戈壁灘，乘著汽車，整整顛簸了11個小時，到達爆炸地。
“讓我再進洞看一遍。”同每一次核試驗之前一樣，王淦昌堅持要在最後時刻親自檢查一下裝置和線路。當在場的人看到老先生吃力地彎著腰在低矮的“貓耳洞”裡鑽進鑽出時，誰都會感動。
大爆炸仍然在王淦昌的注視下獲得預期的成功。
這一年，正是鄧小平重新出來主持工作的年份。
這一年，王淦昌的名字又出現在周恩來總理主持召開的第四屆全國人大常委委員名單上。
1976年，70虛歲的王淦昌再赴風雪迷漫的青海高原，在一望無際的“死亡之海”的腹部又一次成功進行了我國第3次地下核試驗。經過代號為“21—29”、“21—92”、“21—93”三次平洞地下核試驗，我國的空中、地面和地下核試驗基本走完了所有歷程。王淦昌帶著讓全國人民引以為豪的核試驗成果，回到了北京。他沒有想到的是，他最最敬愛的人——週總理離開了人世。
“你們看，上次我向總理匯報工作時，他向我提了5個問題，當時我只回答了3個。現在剩下的兩個問題我也想出來了，可他已經走了……”王淦昌坐在椅子上悲痛欲絕地向人訴說著。
幾個月後的“清明節”，天安門廣場發生了聲勢浩大的群眾性悼念人民總理的活動。王淦昌不顧人多車擠、年高體弱，義無反顧地加入了悼念隊伍。
10月，沉悶了許久的中國響起一聲春雷。王淦昌無比激動，他說：“這是更大當量的'核爆炸'！我要繼續努力為國家作貢獻。”
1978年，王淦昌奉命從綿陽調回北京，任二機部副部長，並兼任中國原子能研究所所長。在這之前的3個月，他再次當選第五屆全國人大常委會委員。
1979年10月20日，72歲的王淦昌實現了他畢生的追求，成為一名光榮的中國共產黨黨員。
1980年2月，他被推選為新成立的中國核學會理事長，同時還被選為中國科協副主席。這一年，他進中南海為中央領導同志作了題為《核能——當代重要能源之一》的報告，從此致力於中國核電站和其他核能科研的領導與組織工作。
1982年，75歲的王淦昌主動辭去二機部副部長等職，仍兼任原子能研究所名譽所長。
1983年，第六屆全國人大常委會上他再次當選常委委員。
1984年，王淦昌親自主持和指導秦山核電站及北京的強流電子直線感應加速器論證等。
1986年，他與王大珩等著名科學家向黨中央提出跟踪國外高新技術發展的建議，即著名的“中國863計劃”。
1987年，王淦昌主持國家“神光”激光裝置鑑定會，並在80壽辰時發表有關中國激光研究的重要論文。
1988年，他與王大珩、於敏等物理學家向國務院提出將“激光核聚變”列入“863計劃”，並獲得批准。
1989年，王淦昌赴蘇聯杜布納訪問，被莫斯科大學授予名譽博士。
1990年2月，他與錢三強、李覺、姜聖階聯名寫信給江澤民、李鵬同志，就中國發展核電站提了建議，由他領導的氟化氪準分子激光研究取得重要進展。
1991年，王淦昌接受國家對“863計劃”作出貢獻的獎勵。
1994年，王淦昌向“863計劃”提出五點新建議，受到國家重視。
1995年，他與錢學森，黃汲清（大慶油田發現者）和王大珩一起獲得李鵬總理頒授的“何梁何利基金優秀獎”。
1996年，他捐款設立“王淦昌基礎教育獎勵基金會”。
1997年夏，他被無名氏（至今仍未查悉）騎車人突然撞倒致重傷，住北京醫院數月。
1998年12月，王淦昌逝世。江澤民、李鵬、朱鎔基等國家領導人和中外科學界著名人士、社會學界、教育界近千人送了花圈。
1999年9月18日，黨中央、國務院、中央軍委追授王淦昌等科學家“兩彈一星功勳獎章”。
《核物理學家王淦昌》，原子能出版社，作者：李球芝孫曉光常甲辰
《王淦昌和他的科學貢獻》，科學出版社，作者：胡濟民、許良英。