时局动荡，药物所于成立次年（1933年）搬迁至上海; 1936 年，搬迁至武康路。

药物所重点寻找治疗血吸虫病、高血压病及肿瘤等疾病的新药，并发展新抗生素的研究，在我国的药物研究格局中发挥着“火车头”的作用。

药物所发展出合成化学、植物化学、抗生素、药理学、分析化学等八个研究室，附设实验工厂。1978年，更名为“中国科学院上海药物研究所”。

上海药物所完成了科研总体布局，形成了天然药物化学、药物化学、药理学、毒理学、药物分子设计等主要学科方向。

中科院党组夏季扩大会议决定以上海药物所为主体建设“中国科学院药物创新研究院”。2016年，药物创新研究院在17个四类机构中评定为A档，进入正式运行阶段。