欧阳翥在会前已经在英、法、德、荷兰等国搜集证据，在会上，根据搜集之材料力驳Shellshear的观点，在科学的证据面前，许多与会的专家认为此种黄种人脑比白种人脑低等的观点站不住脚。这位来自中国的神经解剖学家自此闻名于世。回国后，欧阳翥在中大生物系继续从事神经解剖学的研究，先后发表了《人脑直回细胞之区分》、《人脑岛回新特种细胞》、《关于形细胞之新发现》、《灵长类视觉皮层构造之变异》等20余篇论文，分别在国内以及德、英、美、法、瑞士等国发表。

1936年，欧阳翥在德国发表《人脑之种族问题》（Uber Racsengehirne Zeitsch Ressen Kunde Bd.Ⅲ S, 26.1936）一文，从外形大小、重量到内部结构、显微解剖等诸多方面，论证了黄种人和白种人的大脑并无显著差异，雄辩地驳斥了西方种族主义学者诋毁黄种人脑结构和功能不如白种人的谬论，从而改变了部分西方人对中国人的歧视心理。在国内，他常做有关人脑的演讲，普及科学知识，消除一些国人的民族自卑心理。

1954年春天，欧阳教授就感到眼睛出问题，后来日趋严重，到南京鼓楼医院和第五军医大学医院检查，不能发现病因。1954年4月24日，南京大学报中央人民政府高教部：“我校生物系名教授欧阳翥，现患眼病日见严重，迭就南京鼓楼医院及第五军医大学医院检查，不能发现病在何处。兹据开见病况，请予介绍前往北京苏联红十字医院诊治等情。”

1954年5月10日中央人民政府卫生部、中央直属机关卫生处回复：“同意欧阳翥先生来京诊病……至所询何种人员及病情可予介绍一节，不拘何种人员及病情。惟需函转我处考虑，同意时即通知来京日期，否则即说明不同意之原因，供作参考。”

知道北京同意其到京看病的消息后，5月11日，欧阳翥给学校写了一封信：“敬启者，昨日接到中央卫生部、中央直属机关卫生处通知单并学校证明及介绍信，使翥有至北京就医之机会，足见政府及学校对于工作人员之关怀，非常感激。但往北京有以下各点请学校援助（一）翥在北京无熟人，至京住旅馆则费用必多，翥手中存钱无多，不审可请工会补助或借助否。（二）因眼病之影响引起其他病象，翥之心脏原来扩大，但血压不高，近来感觉心跳加速，夜晚失眠，手脚稍见浮肿，食量减少，身体疲软无力，精神不安等，而车行辛苦，不审对病体有妨碍，如无妨碍则去，时拟买软席车卧铺，翥以病以瘦弱不能多动，不审可由学校备函代向铁路局接洽否。（三）卫生部通知仅言接洽初诊券，翥之身体情况既如上述，自以住院为宜，藉此作一总检查一并治疗，庶有早日恢复健康之望，如听说吃饭洗澡一切皆须排队等候甚久，恐病体不能支持。”

1951年5月11日南京大学马上给高等教育部去函，希望欧阳翥教授到京能立即住进北京红十字医院。“我校生物系教授患眼病拟赴北京苏联红十字医院诊治，前经我校报请，钧部接洽，兹已接到中央卫生部、中央直属机关卫生处寄来通知单，同意于五月二十六日左右到该处领取诊券，前往该院诊治，至见，钧部既卫生部对教育工作人员之关怀。当经转达欧阳翥先生知照。兹复据其报告谓：‘近日眼病引起其他病象，如心跳加速夜间失眠，手脚稍现浮肿，食量减少等，且经济不宽，北京亦无熟人，如在就诊期间住于旅馆，则饮食房租之费既巨，而于病僚亦有妨碍，恳中央卫生部转商苏联红十字医院，特准住院诊治，或者准予到京后即入住该院。’”

接到南京大学的来函后，中央高等教育部学校人事司回函：“欧阳翥教授要求住北京苏联红十字医院事，据了解是很困难的，需待欧阳翥教授到院诊疗后，并按其病历，交该院苏联专家研究后才能确定。”南京大学于5月18日回函高等教育部人事司，退而求其次，请求照顾欧阳翥在京生活，“念其病体远来，人地生疏，希多照顾。尤其对于住宿问题，恳请协助解决”。

欧阳翥知道到北京后无法立即住院后，于5月19日决定不赴北京，在南京鼓楼医院治疗。5月22日经鼓楼医院检查，得出结论：“经临床检查，X光透视，血、小便检查，患有老年性动脉硬化症。可休息，少吃油盐，当常来本院诊治看病。”至于是否能到北京，该院建议：“若行远路，多劳累则可能生心肌变化。去北京立即住院是可以的。若到北京不能立即入院，改变生活环境，等候，缺乏照顾，可能有变化，是不可以的。”

5月22日后在家静养，也还参加系里的会议。“有一段时间，几天不见他到系里开会，也未请假，到他的住处也找不到人，生物系才派人到处寻找，最后在他院子的水井里发现了他的尸体”。

欧阳翥教授死后各方的反映，耐人寻味。根据王觉非回忆，“校领导得到消息后，感到在当时国内国际形势下，党的知识分子政策刚公布，这样一个著名教授自杀身亡，校党委可能被上级指斥为未能很好执行党的知识分子政策，所以主动进行检讨。”在检讨时，孙叔平副校长声泪俱下，惊慌失措。随后，校党委向南京市委作了报告并进行检查。“谁知报告送到当时的市委书记柯庆施那里后，柯庆施却大发脾气，把欧阳翥教授大骂一顿：‘死了活该！共产党没有对不起他的地方，他不但不好好工作，来报答党和人民，反而自杀，他这样死是对共产党示威，应该加以批判！’孙副校长听了柯庆施这些话，精神立刻轻松下来。党委召开了全校教师会议，传达了柯庆施的讲话。随后他在全校教师大会上谈到此事时说，欧阳翥是由于眼疾，情绪悲观而寻短见，这样做很不应该。这是对他自己不负责，对人民不负责的表现”。“教师中，当有人听说柯庆施对欧阳翥的死非但不表示惋惜，反而破口大骂，颇为心寒”

孙叔平、陈毅人在1954年6月1日给华东文委党组的报告中分析欧阳翥自杀原因有四条：

1.病情日益严重，尤其在5月22日诊断之后，认为自己的病情已无法治疗挽救，对今生工作绝望，遂萌死意。他曾经说“眼睛一有问题，什么都完了”，“眼瞎不如死掉”。

2.一人孤单，在病中感到孤无亲人，无依无靠，缺乏生趣，消极悲观，生病后感触很深，“过去以为一个人很自由，现想想无一亲人。”

3.病情发展很快，心理变化敏感多疑，如一团员助教到医院查问情况，原是好意，他就以为人家怕他装病。对生活问题也超乎常人的细致的考虑，如到北京甚至考虑大小便是否方便……

4.在上述病情日益严重、孤独、敏感等痛苦中对亦不够信任，有距离，顾虑久病后的生活出路、处境。如写信给其弟弟望在瞎后养他，特别注意劳保条例，同时又有“无功不受禄”封建观念，认为不能做工作就不应享受待遇，麻烦别人等思想，在这些思想下疾病孤独的痛苦均无力克制，感到没有出路，以致走此绝路。

在这份报告中孙叔平、陈毅人也代表党委做了初步的检讨：“现在发生了这样一个事件，在南大、南京以及科学界，都会产生一些不良影响。这是该由负责的。愿意接受组织的检查、批评、以至处分。在生物系中，有几位老教师借题发挥发泄不满，并发起在系内举行一次“检讨会”，把欧阳之死归于教学改革和一位团员助教给他刺激，不照顾等。其中个别的还发表一些诬蔑言词。准备在帮助正派的人澄清认识与端正态度后，进行严正的批判，但考虑到他的自杀并不完全是由于对新中国现实不满，而主要是由于对生命绝望，且顾虑后事，而且他在学术上还有一定成就，在学术界还有相当影响，经请示省委，还是为他治丧，妥为营葬。这一事故的发生，对是一警号，说明对老教师真实思想情况是认识不足的……”

中共华东局宣传部把这份报告在7月12日转发给所属各省市委宣传部和华东各高校党委，基本上肯定了南京大学党委的意见，并指出：“这一事件反映了某些老教授受旧社会思想影响甚深，感情甚为脆弱，致一旦遇到了某些意外事情，容易产生悲观绝望的情绪。希各高等学校今后特别加以警惕，加强对老教授的团结和政治思想教育，对他们的工作生活多加以关心，防止类似事件的发生。”

但欧阳翥教授之死在科学界还是引起了纷纷议论，1954年8月13日，《人民日报》读者来信组给南京大学写了一封信：“曾接到北京大学生物系教授崔之兰来信，对你校欧阳翥教授之死提出质问。信中说，欧阳先生并非死于你校教职员宿舍，而是投井自杀。其自杀原因传说不一。他并认为这件事件有弄清之必要，如南京大学有关当局对这一不幸事件确有责任，领导上应该检查处理，以教育群众，如没有责任，也应该根据事实，通知欧阳翥先生的友好。”