青蒿素的結構測定
1973 年初，北京中藥所開始著手對青蒿素Ⅱ進行結構測定，由於他們的化學研究力量和儀器設備薄弱，結果不太理想。他們了解到中國科學院上海有機化學研究所（以下簡稱“有機所”）的劉鑄晉對萜類化合物的研究有較多經驗，於是派人與有機所聯繫，希望協作進行“青蒿素Ⅱ”的結構測定。為此，屠呦呦于1973 年 8 月下旬攜帶有關資料到有機所聯繫青蒿素結構測定事宜。劉鑄晉因有其他工作而將青蒿素結構測定工作交由周維善組。自 1974 年 2 月到 1976 年間，北京中藥所先後派出倪慕雲、鐘裕蓉、樊菊芬和劉靜明到有機所參與結構測定工作。她們在上海做實驗的同時及時將進展告訴在北京的屠呦呦等，屠呦呦等通過向林啟壽、梁曉天等請教、溝通，再將意見匯總反饋給上海的工作人員，為上海進行的結構測定工作提供參考。
屠呦呦等於 1975 年與中國科學院生物物理研究所（以下簡稱“生物物理所”）取得聯繫並開展協作，用當時國內先進的 X 衍射方法測定青蒿素的化學結構。完整、確切的青蒿素結構最後是由生物物理所的李鵬飛、梁麗等在化學結構推斷的基礎上，利用生物物理所的四圓 X 射線衍射儀，測得了一組青蒿素晶體的衍射強度數據。研究人員採用一種基於概率關係而從衍射強度數據中獲取相位數據的數學方法，利用北京計算中心電腦進行計算，在 1975 年底至 1976 年初得到了青蒿素的晶體結構；後經梁麗等在精細地測定反射強度數據的基礎上，確立了青蒿素的絕對構型。
青蒿素的化學結構與當時已知的抗瘧藥結構完全不同，它是一個含有過氧基團的倍半萜內酯。分子中有 7 個手性中心，包含有 1，2，4－三噁烷的結構單元以及特殊的碳、氧原子相間的鏈。
全國範圍內的青蒿素臨床驗證及其他工作
1973 年上半年，為爭取當年秋季進行臨床驗證，北京中藥所在提取設備不夠完善的情況下，向研究團隊增派蒙光榮、譚洪根等人，並從中醫研究院臨時借調數名進修人員進行提取。研究人員帶上所裏分離獲得的青蒿素Ⅱ100 多克，于當年 9 月赴海南開展臨床驗證，一共做了 8 例臨床，其中惡性瘧 5 例、間日瘧 3 例。結果顯示，青蒿素對間日瘧有效，但是未能證明對惡性瘧的效果。
山東省黃花蒿協作組 1974 年 5 月中上旬在山東巨野縣城關東公社朱莊大隊用黃花蒿素對 10 例間日瘧患者進行臨床觀察，效果很好。
1974 年 9 月8日，雲南臨床協作組的陸偉東、王學忠帶著黃蒿素到雲縣、茶坊一帶進行臨床效果觀察。10 月13日他們在耿馬碰到廣東中醫學院的李國橋率醫療隊在耿馬開展腦型瘧的救治以及“7351”的臨床驗證等工作。經北京和雲南地區“523 辦公室”領導的同意，陸偉東提供藥給李國橋小組一起進行臨床驗證 。雲南小組的成員于 11 月5日返昆明。到當年年底，廣東醫療隊共驗證了18 例，其中惡性瘧 14 例（包括孕婦腦型瘧 1 例、黃疸型瘧疾 2 例）、間日瘧 4 例。匯集之前雲南協作組驗證的 3 例患者，雲南提取的黃蒿素首次共驗證了 21 例病人，其中間日瘧 6 例、惡性瘧 15 例，全部有效。所以，此次試驗明確了黃蒿素對惡性瘧疾的效果。
1975 年 2月底，在北京召開各地區“523 辦公室”和部分承擔任務單位負責人會議。廣東地區“523 辦公室”把廣州中醫學院在雲南耿馬臨床試驗的《黃蒿素治療瘧疾 18 例小結》在會議上進行了彙報。鋻於1972 年以來青（黃花）蒿實驗研究的情況，尤其是黃蒿素在雲南治療惡性瘧取得的良好療效，青（黃花）蒿素被列入1975 年“523 任務”的研究重點。會議之前，衛生部時任負責人劉湘萍聽取彙報，對北京中藥所的工作因青蒿研究挫折又一次準備下馬提出了批評 。北京中藥所 1973 年下半年到 1974 年下半年在提取青蒿素工作方面遭遇較大的挫折。1975 年 4 月，在成都召開了“523 任務”中醫中藥專業座談會。由於前一年李國橋等用黃蒿素治療惡性瘧取得了良好效果，制定了當年的研究計劃，開始進行全國大會戰擴大臨床驗證，參加青蒿及青蒿素研究的單位和人員大量增加。為了統一臨床診斷及驗證標準，在下現場之前，“523 辦公室”在海南組織李國橋等專家對參與臨床驗證的工作人員進行了瘧原蟲觀察方法、體溫測定時間等相關知識的培訓。截至 1978 年 11月青蒿素（包括黃花蒿素、黃蒿素）治療瘧疾科研成果鑒定會時，參與青蒿及青蒿素研究和協作的單位有 45 家之多。這些單位用青蒿粗製劑、青蒿素共進行了 6 555 例的臨床驗證，用青蒿素製劑治療的有 2 099 例，其中惡性瘧 588 例（含腦型瘧 141 例）、間日瘧 1 511 例。
各研究單位在青蒿素的藥理、毒理等方面也做了大量的工作，還開展了青蒿素的含量測定研究。1977年 2 月，“全國 523 辦公室”在山東省中醫藥研究所舉辦第一次青蒿素含量測定技術交流學習班。參加學習班的除北京中藥所、山東省中醫藥研究所和雲南省藥物研究所外，還有上海、廣東、廣西、江蘇、河南、四川、湖北等省、直轄市、自治區有關的藥物研究所、制藥廠等 15 個單位的專業人員。同年 9 月，在北京中藥所舉辦第二次青蒿素含量測定技術交流學習班，邀請了衛生部藥品生物製品檢定所的嚴克東指導，以南京藥學院和廣州中醫學院建立的紫外分光度法為基礎，經過集體討論改進了操作方法，並在不同的儀器上比較其測定誤差以後，一致認為這個方法的特異性、精密度和準確度都符合青蒿素原料藥和製劑的測定要求，也便於基層藥檢部門執行。最後由廣州中醫學院沈璇坤、衛生部藥品生物製品檢定所嚴克東、雲南省藥物研究所羅澤淵、山東省中醫藥研究所田櫻、北京中藥所曾美怡共同完成的《紫外分光光度法測定青蒿素含量》文稿于 1983 年公開發表。青蒿素品質標準則是以北京中藥所曾美怡起草的品質標準為主，參考雲南和山東兩單位起草的內容，共同整理制訂出全國統一的青蒿素品質標準。