В период с 1950 по 1960 гг. по теме происхождения наземных позвоночных им было опубликовано 28 работ, за совокупность которых постановлением Президиума АН СССР Шмальгаузену была присуждена в 1963 г. Золотая медаль им. И.И. Мечникова. В 1958 г. Шмальгаузен был избран Почетным членом Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина» (Галле, Германия), Германской академии наук (1960), Академии зоологии в Агре (Индия, 1962). Награжден медалью им. Ч. Дарвина (Академия наук «Леопольдина», ГДР, 1958).
В 1961 г. И.И. Шмальгаузен тяжело заболел. В больнице он закончил рукопись книги «Регуляция формообразования в индивидуальном развитии». Выйдя из больницы в 1962 г., он усиленно работал, несмотря на плохое здоровье, и в течение 1962–1963 гг. дописал монографию «Происхождение наземных позвоночных», начатую еще до болезни. В ней дана полная и стройная картина перехода позвоночных от водной жизни к наземной. В это же время ученый начал писать книгу о применении кибернетики в биологии, но осенью 1963 г. болезнь обострилась, и он скончался. После смерти ученого неоднократно переиздавались его труды, как в нашей стране, так и за рубежом. В связи с 50-летием со дня основания Институту зоологии АН УССР было присвоено имя его организатора – академика И.И. Шмальгаузена (1981). В 1995 г. Президиум РАН учредил премию имени И.И. Шмальгаузена.
