1957年秋,徐順壽作為航空工業局專家,參加了國務院副總理聶率領的中國代表團赴蘇聯談判米格-19和杜-16飛機的技術轉讓。回國後,他從多年的飛機設計實踐經驗中認識到,要發展祖國的航空工業,他必須首先成立自己的航空工業組織,並向國務院總理周恩來寫了壹份報告。1961年8月,航空研究院沈陽飛機設計研究所成立。任第壹技術副所長,協助所長劉鴻誌主持研究所技術工作,開展對蘇制米格-21飛機的“了解”和高空高速戰鬥機——殲8飛機自行設計的方案論證和預研工作。1964年2月,國防部授予徐順壽中國人民解放軍技術上校軍銜。同年8月調任Xi安重型飛機設計研究所技術副所長、所長、總設計師,負責研究所的組建和大飛機的設計工作。此外,他還當選為中國航空學會首任理事,第三屆全國人大代表。