1955年，谢家麟终于登上了美国总统轮船公司的威尔逊号邮轮回到了祖国。回国后的他又带领一批刚出校门的大学生，耗时8年建成了中国第一台高能量电子直线加速器。1979年，已过花甲的谢家麟再一次“大胆”地投入到北京正负电子对撞机工程的研制工作中。
正负电子对撞机是世界高等加速器的一次革命，是当时世界上最先进的科技，难度非常大。有人说，这就好比站在铁路月台上，想跳上一辆飞驰而来的特快列车。如果没有抓住，就会粉身碎骨。然而，由谢家麟带领的团队最终还是跳上了这列“飞驰的列车”。
1988年，正负电子对撞机高质量完成了建设任务，创造国际加速器建设史上的奇迹，也使得我国从此在高能物理领域迅速赶上世界先进水平。他还确定了高能物理和同步辐射“一机两用”的方案，同时填补两项国内空白。
这一次次因为“大胆”而创造的奇迹，皆源于谢家麟深厚的科学功底和坚持创新的精神。对于创新，谢家麟即便是在耄耋之年也依然如此。80岁之后，他将精力投入到了研究如何将低能电子直线加速器小型化的课题上，提出了“创新四部曲”，并最终研制成功。在92岁高龄时，谢家麟获得2011年度国家最高科技奖。
60多年来，谢家麟以2项世界原创、3项填补我国空白的科研成果，奠基和开拓了新中国的高能粒子加速器事业，为我国高能粒子加速器从无到有并跻身世界科技前沿，做出了杰出的贡献。国际天文学联合会为此特地将一颗小行星命名为谢家麟星。
2016年2月20日，谢家麟先生因病在京逝世，享年96岁。
