2011年，参与组建清华大学-北京大学生命科学联合中心，并担任创始主任；同年，入选中国科学院院士初选名单，最终未能当选，之后饶毅宣布之后不再参选院士，并暗示院士增选“对有海外做教授经历的是全面打压”。

2012年，组建北京大学-IDG/麦戈文脑科学研究院，并担任创始所长；12月，因致信《自然》要求向叶诗文道歉，饶毅成为2012年中国科学年度新闻人物19号候选人。

2016年4月，出任北京大学理学部主任；同年12月，任西湖大学前身——浙江西湖高等研究院（西湖高研院）负责人之一。

2018年，组建北京脑科学与类脑研究中心，并担任创始主任；同年，饶毅作为共同发起人发起设立了“科学探索奖”；同年4月，成为西湖大学首届校董会成员。

2019年6月，出任首都医科大学校长；同年11月，不再担任北京大学理学部主任。

2020年5月30日，发起成立科学和医学公共传播基石奖；12月18日，当选中国医学科学院基础医学与生物学部委员。

2023年，饶毅教授创立了首都医学科学创新中心。

2024年1月24日，饶毅作为出品人之一的纪录片《杨振宁：百年科学之路》首映。

饶毅研究神经发育的分子和细胞机理，曾发现两个眼睛在发育中来源于同一形态发生场、发现Slit为神经导向蛋白质、提出体细胞运动共同分子机理、发现争斗的中枢和外周机理、求偶的分子控制。

2019年，饶毅提出化学连接组（CCT）的概念（涵盖同一动物中所有的神经递质、神经调质、神经肽及其受体）。

截至2019年4月，饶毅在《自然》《细胞》《自然-神经科学》《神经元》等国际期刊发表研究论文十余篇。

[1]Shasha,Zhang,Yan,Liu,Yi,Rao.Serotonin signaling in the brain of adult female mice is required for sexual preference.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2013,110(24):9968-73.DOI:10.1073/pnas.1220712110.

[2]Weiwei,Liu,Xinhua,Liang,Jianxian,Gong,Zhen,Yang,Yao-Hua,Zhang,Jian-Xu,Zhang,Yi,Rao.Social regulation of aggression by pheromonal activation of Or65a olfactory neurons in Drosophila.[J].Nature neuroscience,2011,14(7):896-902.DOI:10.1038/nn.2836.

[3]Yan,Liu,Yun'ai,Jiang,Yunxia,Si,Ji-Young,Kim,Zhou-Feng,Chen,Yi,Rao.Molecular regulation of sexual preference revealed by genetic studies of 5-HT in the brains of male mice.[J].Nature,2011,472(7341):95-9.DOI:10.1038/nature09822.

[4]Chuan,Zhou,Yong,Rao,Yi,Rao.A subset of octopaminergic neurons are important for Drosophila aggression.[J].Nature neuroscience,2008,11(9):1059-67.DOI:10.1038/nn.2164.

[5]Xiaoling,Li,Xue,Gao,Guofa,Liu,Wencheng,Xiong,Jane,Wu,Yi,Rao.Netrin signal transduction and the guanine nucleotide exchange factor DOCK180 in attractive signaling.[J].Nature neuroscience,2008,11(1):28-35.DOI:10.1038/nn2022.

[6]Hui,Jiang,Wei,Guo,Xinhua,Liang,Yi,Rao.Both the establishment and the maintenance of neuronal polarity require active mechanisms: critical roles of GSK-3beta and its upstream regulators.[J].Cell,2005,120(1):123-35.DOI:10.1016/j.cell.2004.12.033.

[7]Michael E,Ward,Jane Y,Wu,Yi,Rao.Visualization of spatially and temporally regulated N-WASP activity during cytoskeletal reorganization in living cells.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2004,101(4):970-4.DOI:10.1073/pnas.0306258101.

[8]Liu G,Beggs H,Jurgensen C,Park HT,Tang H,Gorski J,Jones KR,Reichardt LF,Wu J,Rao Y.Netrin requires focal adhesion kinase and Src family kinases for axon outgrowth and attraction.[J].Nature neuroscience,2004,7(11):1222-1232.

[9]Yan,Zhu,Tao,Yu,Xiao-Chun,Zhang,Takashi,Nagasawa,Jane Y,Wu,Yi,Rao.Role of the chemokine SDF-1 as the meningeal attractant for embryonic cerebellar neurons.[J].Nature neuroscience,2002,5(8):719-20.DOI:10.1038/nn881.

[10]K,Wong,X R,Ren,Y Z,Huang,Y,Xie,G,Liu,H,Saito,H,Tang,L,Wen,S M,Brady-Kalnay,L,Mei,J Y,Wu,W C,Xiong,Y,Rao.Signal transduction in neuronal migration: roles of GTPase activating proteins and the small GTPase Cdc42 in the Slit-Robo pathway.[J].Cell,2001,107(2):209-21.DOI:10.1016/s0092-8674(01)00530-x.

[11] Wu J Y . Slit, a molecule known to guide axon projection and neuronal migration, inhibits leukocyte chemotaxis induced by chemotactic factors[J]. Nature, 2001, 410.

[12]W,Wu,K,Wong,J,Chen,Z,Jiang,S,Dupuis,J Y,Wu,Y,Rao.Directional guidance of neuronal migration in the olfactory system by the protein Slit.[J].Nature,1999,400(6742):331-6.DOI:10.1038/22477.

[13]H S,Li,J H,Chen,W,Wu,T,Fagaly,L,Zhou,W,Yuan,S,Dupuis,Z H,Jiang,W,Nash,C,Gick,D M,Ornitz,J Y,Wu,Y,Rao.Vertebrate slit, a secreted ligand for the transmembrane protein roundabout, is a repellent for olfactory bulb axons.[J].Cell,1999,96(6):807-18.DOI:10.1016/s0092-8674(00)80591-7.

[14]M l,He,L,Wen,C E,Campbell,J Y,Wu,Y,Rao.Transcription repression by Xenopus ET and its human ortholog TBX3, a gene involved in ulnar-mammary syndrome.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1999,96(18):10212-7.DOI:10.1073/pnas.96.18.10212.

[15]Y,Zhu,H,Li,L,Zhou,J Y,Wu,Y,Rao.Cellular and molecular guidance of GABAergic neuronal migration from an extracortical origin to the neocortex.[J].Neuron,1999,23(3):473-85.DOI:10.1016/s0896-6273(00)80801-6.

[16]H,Li,C,Tierney,L,Wen,J Y,Wu,Y,Rao.A single morphogenetic field gives rise to two retina primordia under the influence of the prechordal plate.[J].Development (Cambridge, England),1997,124(3):603-15.DOI:10.1242/dev.124.3.603.

[17]Y,Rao,L Y,Jan,Y N,Jan.Similarity of the product of the Drosophila neurogenic gene big brain to transmembrane channel proteins.[J].Nature,1990,345(6271):163-7.DOI:10.1038/345163a0.

饶毅的教学涵盖神经生物学、遗传学、发育生物学、分子生物学、细胞生物学和药理学。自2008年以来，他每年讲授《生物学概念与途径》课程，集中讲授生物学经典实验的来龙去脉：遗传学从Mendel（1866）、Miescher（1871）、Morgan（1910）、Griffith（1928）至Avery、MacLeod and McCarty（1944），发育生物学从Roux（1888）、Spemann and Mangold（1924）、Lewis（1978）至Nusslein-Volhard and Wieschaus（1980），神经化学从Bernard（1857）、Langley（1901）、Elliot（1905）至Dale（1910）and Loewi（1921），电生理从Adrian（1912）、Hodgkin and Huxley（1939）、Katz（1952）至Hubel and Wiesel（1962），免疫学从Behring and Kitasato（1890）、Ehrlich（1900）、Owen（1945）至Burnet（1959）。

饶毅父亲饶伟华在南昌完成医学学业，1962年入上海第一医学院（今复旦大学上海医学院）读研究生；20世纪60年代下乡；1972年，返回南昌工作。后来，饶伟华在加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF） 医学院心血管研究所进修一年，跟诺曼博士做肺水肿的动物实验，后在旧金山总医院随呼吸病和重症医学的权威约翰·默里博士见习临床和ICU数月。饶伟华将研究成果带回中国国内，在南昌建立了全省第一个、全国较早的ICU之一；建立分子医学研究所，是中国最早的一批分子医学研究所。

饶毅叔叔饶厚华，比饶毅父亲饶伟华年轻15岁，在国民党败退台湾以后去了美国，于20世纪70年代后期到旧金山，成为一名药剂师，2020年感染新冠病毒，病了两个多月，上了呼吸机，但在最后十天被认为不可治愈后，被纽约的医院放弃治疗而在5月份去世，享年74岁。

饶毅是忧国忧民的科学大家，光明磊落的正人君子，犀利耿直的现代鲁迅，我行我素的半老顽童，注定将留下重要影响。（施一公评）

饶毅的说就是做。（北京大学原常务副校长韩启德评）

饶毅说得多做得也多。（北京大学邓宏魁教授评）

他是享有国际盛誉的神经生物学家，是北京大学教授；对饱受诟病的中国科研体制，他一直保持冷静关注，也是一个经常提出批评建议的建设者。（《北京晚报》评）

饶毅是最有趣的科学家、坚定的改革者。（《北京大学校报》评）

饶毅教授是中国科学与教育领域的杰出人物，他在过去的20多年里致力于改革和创建中国科学与教育的学术和教育机构。（香港浸会大学评）