1976年5月—1992年3月，担任中国水利水电科学研究院水资源研究所所长、教授级高级工程师。

1989年，与清华大学张光斗院士合作撰写《我国水资源问题及其解决途径》，并联名上书中央，力陈中国水资源的严峻形势，得到了国家领导人的重要批示。

1992年3月，担任水利水电科学研究院技术咨询。

2001年，当选为中国工程院院士。

2013年10月19日上午10点9分，因病在北京大学人民医院辞世，享年87岁。

陈志恺的研究工作分两个阶段：改革开放前，主要从事工程水文、暴雨洪水方面的研究。改革开放后，致力于水资源评价、水资源规划等方面的研究和应用。在水文科研方面，主要完成了“中国暴雨洪水频率计算方法”，“设计洪水和设计暴雨的计算方法”，为《设计洪水计算规范》的制订提供了科学依据。主持并完成了“中国暴雨参数图集”和“中国水文图集”编制工作。

陈志恺于1963年和1975年两次参加了海河“63.8”和淮河上游“75.8”特大暴雨的现场调查、报告编写和全国特大暴雨普查的工作，1975年—1978年参加了全国可能最大暴雨的计算方法和“全国可能最大点暴雨等值线图”的编制工作，以及设计“洪水标准”和“设计洪水计算规范”的修订工作。

陈志恺于1979年以后，主要对全国区域水资源问题进行研究。1981年配合全国农业区划工作方案，主持完成了“中国水资源初步评价”工作，为中国水资源评价的途径和方法取得了试点经验。1980年后，华北京津冀鲁等地区持续干旱出现了水资源危机，国家从1985年开始，将“华北地区的水资源问题”列为 “六五”、“七五”、“八五”国家科技攻关项目。作为项目和课题的主要负责人，完成了“华北地区水资源数量、质量及其可选用量的研究”，并通过大量试验研究，提出了“降水—地表水—土壤水—地下水”转化的关系模式，为统一各部门的地表水和地下水的评价成果提供了科学依据。

根据2022年8月中国工程院网站显示，陈志恺作为“八五”和“九五”黄河和西北水资源攻关项目顾问，倡导将水资源与区域宏观经济、生态环境联系起来研究，具体指导了20多个专题研究。在此期间，参加了三峡论证、南水北调论证等工作和一系列水资源重大国际合作项目。参加了中国工程院主持的“中国可持续发展水资源战略研究”和“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究”有关的专题研究。

根据2022年8月中国工程院网站显示，陈志恺先后获得国家科技进步二等奖、三等奖，水利部科技进步一等奖。

陈志恺为中国工程水文设计、水资源评价与规划做出了重要贡献，在水文水资源研究领域取得了一系列突出成就。（中国水利水电科学研究院著名水利水电专家传略评）

陈志恺为中国的江河治理和水资源的开发利用建立了卓越功绩，为祖国的水利水电事业培养了众多优秀人才。（中国水利网评）

陈志恺在中国水文水资源的科学研究和战略咨询等方面做出了突出的、系统的、创造性的贡献。他一生热爱祖国、热爱党、热爱社会主义、热爱水利事业，具有强烈的事业心和高度的责任感。他治学严谨，精勤不倦，一丝不苟，是水利学界的楷模和榜样；他为人正派、严谨务实，平易近人，深受人们的尊敬和爱戴；他兢兢业业，鞠躬尽瘁，把毕生精力献给了祖国的水利事业，为中国水资源学科的创立发展和水资源的可持续利用做出了卓越贡献。（中国水利水电科学研究院评）