Б. В. Курчатов с сотрудниками разработал радиохимический метод выделения осколков деления урана, трансуранов и других элементов из продуктов ядерных взрывов, позволявший определить материал изделия, код, мощность, потоки и спектр нейтронов и отдельные особенности взорванных изделий. В кооперации с учеными института, также и с радиохимиками из ГЕОХИ, РИАНа сотрудники Б. В. Курчатова работали в многочисленных экспедициях на Бикини, Маршалловых островах, в других точках Мирового океана. Эта была новая, очень напряженная работа. Непосредственно в группе Б. В. Курчатова метод выделения бериллия-7 создавал его ученик Б. Ф. Мясоедов (впоследствии академик). Почти 15 лет его метод использовался в Курчатовском институте, в РИАНе, Арзамасе, Загорске и т. д.
Когда после испытаний оружия вездесущий атом проник во все сферы жизнедеятельности — воздух, воды, почвы, растительный покров, продукты питания и организм человека, — по настоянию И. В. Курчатова в Советском Союзе была создана Служба наблюдения (около пятидесяти станций) за выпадением радиоактивных осадков, особенно стронция-90 и цезия-137, образующихся при делении урана и плутония с большим выходом долгоживущих и наиболее опасных в биологическом отношении элементов. Началась эра ядерной экологии. Б. В. Курчатов немедленно организовал и провел в Курчатовском институте для руководителей станций наблюдения своеобразные курсы на манер военных. На занятиях его ученики P. М. Полевой и В. А. Пчелин читали основы радиохимии и ядерной физики, В. М. Шубко вел мини-практикум. «Ядерной» экологией занимались сотрудники РИАН (Шведов и Гедеонов), ГЕОХИ (Павлоцкая) и др. Полученные вскоре многочисленные данные по содержанию радионуклидов в почвах, продуктах питания, организме человека, сведенные в отчеты, представлялись в подкомитет ООН по разоружению и на Женевскую конференцию по мирному использованию ядерной энергии.
Работы Б. В. Курчатова в этой области стали ценным вкладом в решение проблемы исследования радиоактивных продуктов ядерных взрывов и убедительным доказательством опасности ядерных испытаний для человечества, необходимости их запрещения полностью и навсегда. Проанализировав по просьбе Игоря Васильевича книгу Э. Теллера и А. Леттера «Наше ядерное будущее», Борис Васильевич опубликовал совместно с Е. И. Лейпунским и другими учеными рецензии, в которых наглядно продемонстрировал неприемлемость взглядов авторов на дальнейшее испытание ядерного оружия в мире, подчеркивая их пагубное влияние на природу и человечество. Такой подход в немалой степени содействовал принятию в 1961 году моратория на испытания ядерного оружия в трех средах.
Большое место в жизни Б. В. Курчатова занимала радиохимическая лаборатория в Институте ядерной физики (в то время НИФИ-2 при МГУ), которой он по совместительству заведовал с 1946 по 1951 год. Ее организации, подготовке специалистов-радиохимиков он отдал много сил и здоровья. Но за эту работу он (по рассказам сотрудников) жалованье получать отказывался.
В начале 1950-х годов Б. В. Курчатов переключился на изучение радиохимических методов превращений сложных ядер под действием частиц высокой энергии. С пуском синхроциклотрона в городе Дубна Московской области Борис Васильевич выполнил новаторские работы по изучению радиохимических методов расщепления серебра и делению вольфрама протонами, дейтронами и частицами высоких энергий. Открыл ряд новых явлений, характерных для химии ядерных превращений при высоких энергиях возбуждения: вылет легких ядер из серебра, деление с возбужденного уровня. Им были изучены закономерности выхода разнообразных продуктов расщепления серебра и вольфрама при взаимодействии с быстрыми частицами, найден и идентифицирован ряд новых изотопов. В этих, как и во многих других исследованиях ему помогала его супруга. По результатам этих работ были написаны и опубликованы вместе с ней и с сотрудниками лаборатории десятки статей.