В результате аварии Сергей Николаевич Анохин получил тяжёлые ранения и потерял левый глаз. Через два месяца после выхода из госпиталя он должен был решить, как жить дальше. Ответ однозначен: только летать! И начались долгие месяцы усиленных тренировок. Анохин использовал самые разнообразные способы разработки глубинного зрения, и его усилия оказались не напрасны. Уже в декабре 1945 г. Сергей Николаевич возвращается к лётно-испытательной работе, причем сразу же его допускают к участию в самых сложных и ответственных заданиях.
В 1947-1948 гг. совместно с С.Амет-Ханом и Н.С.Рыбко Анохин проводит испытания летающих лабораторий ЛЛ-1 (с прямым крылом) и ЛЛ-2 (с крылом обратной стреловидности в 30°) конструкции П.В.Цыбина. Эти летающие лаборатории буксировались на высоту, а после расцепки переводились в пикирование (угол равнялся 45°) с включением порохового двигателя (на 15 секунд). Для изменения центровки применялись заполняемые водой баки в фюзеляже ЛЛ. В полётах на ЛЛ-2 была достигнута максимальная скорость М=0,87. Эти испытания позволили получить большой экспериментальный материал по измерению аэродинамических характеристик, распределению давления по крылу и оперению на околозвуковых скоростях. В полётах также проводилось исследование перемещения скачков уплотнения по крылу.
В августе 1947 г. Анохину присвоена квалификация «лётчик-испытатель 1-го класса», а в 1949 г. – звание полковника.
В 1947 г. Сергей Николаевич начинает работать в ОКБ А.С.Яковлева. Он совершает первые полеты и проводит испытания следующих машин: 2-го экземпляра Як-19 (6 июня 1947 г.), Як-25 (2 ноября 1947 г.), Як-30 (8 сентября 1948 г.), ЯК-23УТИ (29 марта 1949 г.), Як-50 (9 августа 1949 г.), 2-го экземпляра Як-20 (20 апреля 1950 г.). На самолёте Як-50 Анохиным была достигнута 22 марта 1950 г. рекордная в стране скорость у земли – 1170 км/час (М=0,98).
В тот же период Анохин проводит испытания 2-го и 3- го экземпляров МиГ-15 (1948 г.), а также Су-15 (1949 г.). Во время полета на Су-15, который состоялся 3 июня 1949 г., ему пришлось покинуть самолёт из- за возникших вибраций. Катапульта не сработала, и лётчик принял решение вручную сбрасывать фонарь кабины. Когда это не удалось, Сергей Николаевич, проявив завидную выдержку и хладнокровие, выбрался из кабины в образовавшееся пространство между фонарём и бортом самолёта, а затем воспользовался парашютом.
Летом 1949 г. Анохин провёл скоростные рулёжки первого отечественного сверхзвукового (по расчётам) самолёта Су-17, имевшего индекс « Р». Ввиду закрытия ОКБ П.О.Сухого работы по этому самолёту прекратились.
Анохин принимал участие в испытаниях самолётов Су- 11 (1947 г.), Як-16 (1947 г.), И-215 (1948 г.), Ла-174 (1948 г.), И-320 под индексом «Р-2» (1950 г.), Як-11У (1951 г.), Як-18У (1951 г.).
В 1951 г. Сергей Николаевич участвовал в испытаниях уникальной системы «Бурлаки», которая была разработана с целью увеличения дальности полёта истребителей, используемых для сопровождения стратегических бомбардировщиков. Пилот МиГ-15бис в воздухе производил сцепку со специальным тросом, который выпускал Ту-4, затем выключал двигатель и продолжал полёт в безмоторном режиме. В феврале 1951 г. Сергея Николаевича представили к награждению званием Героя Советского Союза, однако представление не было реализовано.
В 1951-1953 гг. совместно с С.Амет-Ханом, Ф.И.Бурцевым и В.Г.Павловым Сергей Николаевич проводит испытания пилотируемого аналога самолёта-снаряда КС («Ко- мета-3»). Самолёт-аналог (его назвали К) был предназначен для отработки самолёта-снаряда КС типа «воздух- корабль» в пилотируемом режиме. Аналог подвешивался под самолёт-носитель Ту-4КС, который набирал 3000 метров и на этой высоте отцеплял самолёт-аналог. После отцепки автоматика включала двигатель, и самолёт-снаряд летел на цель. Лётчик должен был контролировать работу автоматической системы, а в случае её отказа переключить управление на себя. При подходе к цели автоматика выключалась, и самолёт-снаряд приземлялся на аэродром. За проведение этих испытаний Сергей Николаевич 3 февраля 1953 г. получил звезду Героя Советского Союза и был удостоен Сталинской премии 2-й степени (позже переименованной в Государственную премию СССР).
Надо сказать, что Анохин никогда не порывал связи с планерным спортом. Он руководил планерной секцией Совета ДОСААФ, участвовал во Всесоюзных планерных состязаниях. За выдающиеся достижения в авиационном спорте Сергею Николаевичу в 1950 г. присвоено звание «Заслуженный мастер спорта СССР», в 1951 г. – звание «Судья всесоюзной категории по планеризму». В 1956 г. он удостоен диплома Тиссандье, присуждаемого ФАИ,- что свидетельствует о мировом признании заслуг советского летчика Анохина.
Во второй половине 1950-х годов Сергей Николаевич занимается испытаниями самолётов Ту-104 (1956 г.), Як- 26 (1956 г.), Як-28 (1958 г.), проводит испытания МиГ-19 на достижение динамического потолка (1953 г.), МиГ- 21Ф – на «штопор».
В 1957 г, Анохин совместно с Г.М.Шияновым проводит испытания СМ-30 (так называлась система запуска самолёта МиГ-19 с наземной катапульты). Он выполняет два старта – 27 мая и 3 июня 1957 г.
После нескольких катастроф самолётов Ту-104, причины которых были не ясны, в 1958 г. Сергей Николаевич провел сложные испытания этого самолёта на устойчивость и управляемость, а в 1959 г. – испытания Ту-16 на срыв и сваливание.
Как уже говорилось, 17 февраля 1959 г. Сергею Николаевичу Анохину в числе первых десяти лётчиков присвоили звание «Заслуженный лётчик-испытатель СССР» и вручили знак под №1.
В феврале 1959 г. он проводит работу по определению возможности вывода самолёта из
