Н. В. Тимофеев-Ресовский работал также на биостанции, основанной им на озере Большое Миассо́во в Ильменском заповеднике. В декабре 1957 года первый раз защитил докторскую диссертацию в Ботаническом институте АН СССР в Ленинграде, однако она не была утверждена ВАК. В 1963 году второй раз защитил докторскую диссертацию уже по совокупности работ в Свердловске, докторский диплом был получен в 1964 году только после смещения Н. С. Хрущёва и реабилитации генетики как науки.

В 1964—1969 годах Николай Владимирович уже в Обнинске, возглавил Отдел общей радиобиологии и радиационной генетики Института медицинской радиологии АМН СССР. С 1969 года работал консультантом в Институте медико-биологических проблем в Москве.

В 1987 году после публикации романа Даниила Гранина младший сын Н. В. Тимофеева-Ресовского, Андрей, физик и сотрудник Института физики металлов УрО РАН, а также представители научной общественности потребовали реабилитации выдающегося учёного-генетика. 4 февраля 1991 года Прокуратура СССР отменила постановление Главной военной прокуратуры об измене Родине на основании того, что вывод о проведении Н. В. Тимофеевым-Ресовским научных исследований, имеющих военное значение, недостаточно аргументировано. Николай Владимирович был реабилитирован лишь в июне 1992 года Верховным судом РФ.

И как воспоминал академик АН ГДР Роберта Ромпе: «…он был человек православный, и всегда руководствовался только христианскими идеями. То, что Тимофеев спасал евреев, и не только евреев, – это факт! То, что он помогал своему сыну Фомке, который как раз состоял в [антифашистской] организации, – это факт! Он прятал у себя в подвале беглых советских военнопленных – это факт!…»

Незадолго до смерти Н. В. Тимофеева-Ресовского, протоиерей Александр Мень посетил его в больнице, исповедал и причастил. И как считал протоирей: «…он сохранил себя личностью, могучей, независимой, светлой, утверждающей личностью. Вот мне представляется, что таким должен быть христианин. В нём было смирение большого ученого и открытость человека, который многое пережил… Он был действительно тот светлый христианин, который нам рисуется, когда мы думаем о самых крупных личностях в истории».

В память о нём установлена в Челябинске, а также в Обнинске памятная доска на доме, в котором жил Н. В. Тимофеев-Ресовский. Биография учёного была положена в основу документального романа Даниила Гранина «Зубр». История лаборатории в Берлин-Бухе положена в основу романа Элли Вельт (Elly Welt) «Berlin Wild», где все участники, хотя и вполне узнаваемые, выведены под вымышленными именами. В фонотеке в городе Пущино-на-Оке и в Отделе устной истории Фундаментальной библиотеки МГУ хранятся собрания магнитофонных записей с устными рассказами Н. В. Тимофеева-Ресовского, многие из которых опубликованы в виде воспоминаний.

Учреждена медаль «Биосфера и человечество» имени Н. В. Тимофеева-Ресовского. Малая планета (астероид) 3238 Timresovia (1975 VB9), открытая советским астрономом Н. С. Черных 8 ноября 1975года, была названа в честь Николая Владимировича «Тимресовия».

Отечественный учёный Николай Иванович Вавилов, генетик, ботаник, селекционер, химик, географ, общественный и государственный деятель. Он был создателем учений о мировых центрах происхождения культурных растений и иммунитете растений, закона гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов. А также создателем сети научных учреждений по биологии, смежным наукам и живущий мечтой избавить человечество от голода.