中共在建政之初，汤飞凡被委以〝重任〞，担任了中共中央卫生部生物制品研究所所长、中共中央生物制品检定所所长。1950年，他的团队成功遏制华北鼠疫的流行；他采用牛痘〝天体毒种〞和乙醚杀菌法，能快速制出大量优质的牛痘疫苗，在中国成功消灭天花病毒，比世界领先16年。1954年，他回到实验室，重拾一度中断的科研——寻找沙眼病原体。汤飞凡成功分离出沙眼病毒，这项科研成果解决了困扰世界数千年的传染病。
1958年9月下旬起，汤飞凡就接到所里党委的通知，要求他检查资产阶级思想，接受群众批判。26日，他不得已在一个小型会议上作检讨，但是他的检讨却被认为不深刻而不能过关。28、29日两天，汤飞凡在〝全体党团员大会〞继续检讨。为了〝帮助〞他过关，所里的中共组织还私下安排批判发言，对他〝万箭齐发〞。起初他还能坐着交待问题，第二天就只剩挨批斗的份儿。随着气氛愈发紧张，他的罪名也逐步升级，先是〝资产阶级学术权威〞〝社会主义阵地上的一面大白旗〞，接着是〝民族败类〞〝国民党反对派的忠实走狗〞〝美国特务〞等等。29日散会时，批斗会主持人对着汤飞凡咆哮：〝坦白交代低头认罪才有出路，不然死路一条。〞第二天（30日）还有一场批斗会等着汤飞凡。那时，他万念俱灰，不愿继续接受无端的侮辱，在次日清晨自杀身亡，然后被中共宣布为〝自绝于人民〞。
直到1980年，国际眼科防治组织向中国眼科学会寄来一封短函，邀请汤飞凡参加国际眼科学大会，为他颁发〝沙眼金质奖章〞，纪念他的功绩。此时，汤飞凡已故去20多年。中共派遣张晓楼前往领奖，而张领到的奖章上刻着他与汤飞凡两人的名字，张氏还排在前面。回国后，张晓楼把奖章复制两枚，一枚自留，一枚送给汤家，原件上交给了中共卫生部。汤飞凡的遗孀何链1986年8月致信国际眼科防治组织，要求还汤飞凡一个公道。4个月后，国际眼科防治组织回信，肯定了汤飞凡分离出沙眼病毒的事实，并补发奖章，上面只篆刻汤飞凡一人的名字。至此，一出医学丑闻落下帷幕。
