Com isso, fundou o Instituto de Biofísica da Universidade do Brasil em 1945, hoje conhecida como Universidade Federal do Rio de Janeiro. Neste período cunhou uma frase que representava seu pensamento de uma Universidade contemporânea “...Na Universidade se ensina porque se pesquisa e se pesquisa porque se ensina...”. Durante toda sua trajetória profissional trabalhou pela inserção internacional da ciência brasileira. Ajudou na criação da primeira pós-graduação em Biofísica do Brasil, sendo esta responsável pela primeira tese de doutorado do Brasil. Em relação à Sociedade Brasileira de Biofísica (SBBf), fundada em 10 de setembro de 1936, após um período de recesso, Carlos Chagas Filho teve importante papel em sua reativação, em 1963. Tempos depois, em 3 de março de 1975, promoveu uma reestruturação e dinamização das atividades da SBBf, juntamente com um grupo de professores e alunos de Pós-Graduação do Instituto de Biofísica da UFRJ. Em Assembleia Geral, realizada na segunda Reunião Anual, em 15 e 16 de dezembro de 1977, Carlos Chagas Filho foi eleito presidente de honra da sociedade. Sua pesquisa e sua capacidade de articulação política o projetaram de modo a ser presidente de inúmeras instituições científicas, incluindo a Academia Pontifícia de Ciências do Vaticano (1972) e a Academia Brasileira de Ciências (1964). Foi também Embaixador do Brasil junto à Unesco (1966) e ocupou a cadeira nove da Academia Brasileira de Letras (1974) até sua morte, em fevereiro de 2000.