1991年，郭爱克担任中国科学院生物物理所研究所神经生物学室主任（至1995年）。

1993年，郭爱克受邀到海森堡教授实验室短期访问，回国后在中国科学院生物物理所建立了中国第一个以果蝇为模式生物的学习与记忆实验室。1999年11月，郭爱克担任中国科学院神经科学研究所学习记忆实验室高级研究员。

2003年，郭爱克当选为中国科学院院士。同年担任中国科学院神经科学研究所副所长（至2008年）。

2005年，郭爱克担任脑与认知科学国家重点实验室学术委员会主任。

郭爱克从基因-脑-行为的角度，研究果蝇的学习、记忆、注意和抉择机制；开创了果蝇的两难抉择的研究，为理解抉择的神经机制提供了较为简单的模式生物和新范式确立果蝇视觉记忆的短/中/长时程等多阶段记忆模型，再证实了学习/记忆的分子和细胞机制的进化保守性，揭示了果蝇的类注意状态并发现某些记忆基因突变导致注意状态缺陷；在视觉图形-背景分辨的神经计算仿真和复眼的颜色以及偏振光视觉的生物物理机制方面也有重要研究成果。

郭爱克和唐世明博士合作的实验发现果蝇还有比学习记忆更高的认知行为，果蝇可以在环境变化时作出趋利避害的抉择。这样，抉择也不再被认为是灵长类所特有的生命特征。这也成为2001年郭爱克作为通讯作者，在《科学》上发表的第一篇论文，也是中国神经科学界在《科学》上发表的的第一篇论文。

2005年，《科学》杂志第二次发表论文——这是郭爱克和博士后郭建增合作、关于记忆跨模态协同共赢的研究成果；2007年，郭爱克实验室更加深入的研究成果，第三次发表在了《科学》杂志，第一作者张柯是郭爱克的博士研究生，该成果被评为2007年“中国基础研究十大新闻”。

2018年9月10日，正值教师节之际，郭爱克受邀在在中国科学院大学雁栖湖校区教二，作了题为“人类大脑在整体上是怎样工作的”科学前沿讲座。

2006年7月，郭爱克被评为中国科学院研究生院优秀教师。

1972年，在“五七干校”的长期劳作，让郭爱克患上了非常严重的黄疸肝炎，黄疸指数达到80，整个人像蜡一样发黄，之后由于主治大夫中药西药双管齐下，郭爱克严重的肝病得以康复。

郭爱克心人生路上的每个重要抉择，都有妻子坚定的支持。当年在德国慕尼黑时，妻子曾写信鼓励他：“你一定要拿学位。”郭爱克独自来到上海工作时，因为妻子在北京也有自己科研事业，不能伴同来，她鼓励郭爱克：“不要忧虑，你尽管去做自己的事吧。”

郭爱克日常乘坐上海地铁1号线的莘庄和衡山路区间，为了避开地铁高峰，他早出晚归，每天中饭、晚饭和周末都在上海生命科学研究院的食堂里。

郭爱克在视觉图形—背景相对运动分辨的神经计算原理、视觉模式分辨以及复眼的颜色和偏振光视觉的生物物理学机制等方面有较重要贡献。他领导实验室从基因—脑—行为—认知相结合的角度，研究果蝇的学习、记忆、注意、抉择、痛觉、日节律、睡眠与记忆、药物成瘾、“同性恋”以及神经退行性机制等，取得一系列创新研究成果，在国际上初步占有一席之地。（何梁何利基金会评）

在漫长的科学研究工作中，郭爱克院士坚持科学研究的原创性和前瞻性，始终以严谨、刻苦的态度从事科研工作。带着中国传统知识分子特有的社会责任感，关注学生、关注社会。尤其是在中国科学院知识创新工程中，他以可持续的科学发展观严谨地从事基础研究，理性地理解中国现有发展实况，以最少的科研经费投入做出了一流的科学工作，为如何根据中国的发展实际开展具有国际竞争力的科研工作树立了范本。（中国科学院上海生命科学研究院评）