回國後分配到中國農業科學院作物所工作,1971年調北京市農林科學院工作至今。近40年來一直從事主米栽培研究,在套、夏玉米生育規律及高產栽培技術、中低產區糧食增產開發研究、節水農業、夏玉米簡人栽培技術和ABT生根粉系列的研究和推廣中作出了突出的貢獻,獲省部級二等獎以上成果12項,其中尤為突出的全國科學大會獎,國家科技進步特等獎和二等獎。1980-1995年任全國玉米栽培學組組長,參與組織與主持5次全國學術討論會,3次為農業部,19次為10省市講課,擁有著作10部,論文95篇,6次在國際學術討論會上發言。1980-1996年任北京市玉米顧問團團長,積極出謀獻策,使全市玉米平均畝產由1979年的229公斤提高到1996年的481.6公斤。先後榮獲全國五一獎章,國家級有突出貢獻專家、中央四部委先進工和者、全國歸僑、僑眷優秀知識分子和北京市勞模等稱號,享受國家特殊津貼。 回國後分配到中國農業科學院作物所工作,1971年來北京市農林科學院作物所工作至今獲得以下豐碩成果:《套種玉米生育規律及高產栽培技術》,1978年獲全國科學大會獎;《京早7號的選育、高產模式及高產栽培技術》1984年獲國家科技進步二等獎;《夏玉米的生育規律及高產栽培技術研究》1984年獲北京市科技進步二等獎;《玉米雜交種京早7號的試驗、示範、推廣》1984年獲農業部科技進步二等獎;《京郊平原中低產區糧食增產綜合開發研究》1987年獲北京市科技進步一等獎和國家首屆星火科技獎;《夏玉米簡化栽培技術的研究及示範推廣》1989年獲北京市科技進步二等獎;《玉米花粉的開發及其套用》1989年獲北京市科技進步三等獎;《商品糧基地建設技術攻關》1990年獲北京市科技進步一等獎;《農業節水綜合開發研究》1991年獲北京市科技進步二等獎;《京郊小麥玉米高產模式及其配套技術》1991年獲北京市科技進步一等獎;《緊湊型玉米高產栽培技術的研究》1996年獲北京市科技進步二等獎;《ABT生根粉系列的研究推廣》1995年獲林業部科技進步特等獎;1996年獲國家科技進步特等獎,香港億利達(精英)科技獎。在上述科研成果數據的基礎上,擁有著作8部,其中專著3部,主編3部,合著2部,發表論文過百篇,被評為農作物方面的高產作家。
結合北京市玉米顧問團的工作,積極把科研成果推廣到生產中去,徹底改變了京郊玉米的生產面貌,耕作制度由套種改為平播,品種由平展型改為緊湊型,栽培管理由繁瑣的手工勞動變為簡便高效的機械化生產,特別是秸稈還田、精量播種、化肥底施和化學除草等項措施均在生產中留下深深的印記。他積極指導京郊的玉米生產,使玉米平均畝產由1979年的229公斤提高到1996年的384.1公斤,受到市政府的嘉獎。
他努力傳播玉米科學知識,應農業部及十二省市邀請講課數十次。6次為國際培訓班講課,2次參加國際會議並作報告,培養了2名高水平的研究生,2次被聘為中國農業科學院評選跨世紀拔尖人才的評審。
玉米雖身為我國3大作物之一,但一直不受重視,陳國平主動上書國務委員陳俊生,力陳玉米有巨大增產潛力,主張把玉米作為糧食增產的排頭兵。陳俊生同意並批轉給農業部長何康,全文加批註刊登在部專家顧問辦公室主編的《諮詢與決策》1991年第13期上。還接受新華社記者的採訪,寫成“專家建議糧食增產主要應依靠玉米”一文發表在僅供中央領導人閱讀的《內部參考》1991年第16期上,引起各級領導的重視。1991年秋農業部在山東萊州召開全國玉米生產會議,決定把推廣緊湊型玉米作為增產玉米的關鍵措施,聘請陳國平為顧問,他積極為推廣緊湊型玉米出謀劃策,並主持有全國9個科研單位和高等院校參加的緊湊型玉米栽培技術聯合攻關項目。據統計,1991-1994年全國累計推廣緊湊型玉米7500萬畝,增產75億公斤,他也因此而被評為農業部先進工作者。
陳國平是全國本物學科的帶頭人,從第一屆全國玉米栽培學術討論會開始,就一直參加玉米栽培學組的領導,為全國玉米栽培學科的隊伍建設和學術交流作出了貢獻。他先後被授予中央四部委先進個人、全國五一獎章、國家級有突出貢獻專家、全國歸僑、僑眷優秀知識分子、北京市勞模和農業部先進工作者等稱號,享受國務院特殊津貼,其事跡收入《中國當代科技發明家大辭典》、《世界名人錄》等多部著作中。