1952年6月1日诸福棠等把私立儿童医院无偿交给国家，北京市副市长吴晗作为代表接收该院。该院被接收后改名为北京市第二儿童医院，诸福棠继续任院长。1951年秋，诸福棠接受北京市市长彭真的嘱托，主持筹备建立一座现代化的儿童医院。1955年"六一"儿童节，有600张病床、设备完善、各科俱全的新建北京儿童医院举办落成典礼，诸福棠被任命为首任院长。后来北京市相继建立几个区级儿童医院，全国各省市也新建各自的儿童医院，对此他都积极给予支持。1956年，诸福棠当选为中国科学院首批生物学部委员(现称院士)。1958年诸福棠任中国医学科学院儿科研究所所长。以后北京市儿童医院还先后建立了北京市儿童保健所、北京儿科研究所，该院并成为首都医学院儿科系的教学医院。60年代他参与研究麻疹减毒活疫苗、麻疹人工自动免疫等。文化大革命期间，他被称为"反动学术权威"，受到迫害，1972年美国总统尼克松访华，参观北京儿童医院时，他忽然成为儿童医院"革命委员会主任"。

1989年，诸福棠90寿辰时，北京市儿童医院原拟举行全院庆祝大会，但他拒绝了。医院尊重他的意见只买了一个大蛋糕和一个花篮，全院各科都派代表到他家中祝贺。1987年他获全国儿童少年先进工作者奖状、奖品和"热爱儿童"荣誉奖章。1988年，他主编的新版第四版《实用儿科学》获全国优秀科技图书一等奖。1990年他获中国福利会妇幼事业"樟树奖"。