Em 1985, a eleição do mineiro Tancredo Neves para a Presidência da República marca o fim da ditadura e o início da redemocratização no país. Nessa época, explode nacionalmente uma mobilização iniciada no Partido do Movimento Democrático Brasileiro (PMDB), no Rio de Janeiro, pela candidatura de Sergio Arouca à presidência da Fiocruz. Tancredo não chega a assumir o governo. É internado na véspera da posse e morre 37 dias depois. O vice-presidente, José Sarney, mantém o ministério tal como indicara o político mineiro. No gabinete do novo ministro da Saúde, Carlos Sant´Anna, telegramas vindos de diversas instituições científicas pedem a nomeação de Sergio Arouca para a presidência da Fiocruz. Diante dos pedidos, Arouca assumiu o cargo em 3 de maio de 1985.
Durante sua administração, a Fiocruz passou por uma reestruturação interna que a aproximou do modelo de gestão democrática. A palavra de ordem era democratização. Nesse sentido, foram inauguradas unidades científicas voltadas para a difusão do conhecimento, da história da saúde pública e da educação. Também é redefinido o papel da Associação de Servidores da Fiocruz (Asfoc), que passa a ser uma instância de representação dos servidores junto à direção, e são criados espaços como a creche, o Centro de Saúde do Trabalhador e a Prefeitura do campus. Nessa época de fim da ditadura, Arouca promove a volta dos cientistas cassados pelo regime militar e a visita de autoridades estrangeiras, como François Mitterrand e Mario Soares.
A criação de uma unidade dedicada à história da saúde pública era um sonho mantido por alguns pesquisadores da instituição. Em caixotes guardados no sótão da Cavalariça, foram encontrados os registros da construção dos prédios da Fiocruz — mais tarde tombados pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (Iphan) —, as notas fiscais, as cartas de Oswaldo Cruz para sua esposa (Miloca) e os negativos em lâminas de vidro feitos por J. Pinto, fotógrafo do início do século 20. Diante do conteúdo dessa caixa, encontrada pelo museólogo Luis Fernando Fernandes Ribeiro, em um restaurante localizado em Bonsucesso, Arouca determinou a criação da Casa de Oswaldo Cruz.
Na mesma época foi criada a Escola Politécnica de Saúde Joaquim Venâncio (EPSJV), voltada para a formação de profissionais de nível médio, e o Centro de Informação Científica e Tecnológica (Cict), com o objetivo de unificar as bibliotecas da instituição e colocar a informação produzida à disposição da sociedade. O campus da Fiocruz também ganhou uma prefeitura, para cuidar da infra-estrutura (água, luz, telefone) e dar um destino final para o lixo.
No dia 5 de agosto de 1986 foi promovida uma solenidade para reintegração dos cientistas cassados pela ditadura militar. No governo de Emílio Médici, ocorreu uma perseguição aos pesquisadores de Manguinhos que culminou, em 1970, na cassação de dez cientistas, evento conhecido como “Massacre de Manguinhos”. Na cerimônia de reintegração, Ulysses Guimarães e Darcy Ribeiro falam da importância da liberdade de pensamento e pesquisa e da relevância histórica desse fato. Arouca foi claro em seu discurso: “Quero ver quem vai cassar de novo esses cientistas”. Referia-se ao fato de que a reintegração se dera antes mesmo do processo legal estar concluído.
O processo de democratização aconteceu de forma natural. A Associação de Servidores virou um espaço de discussão e representatividade dos trabalhadores, que ganharam uma entidade de previdência privada para suplementar os benefícios concedidos pela Previdência Social (FioPrev), um plano de assistência médica (Fio-Saúde), além de maior preocupação com seu bem-estar no trabalho (Fiocruz Saudável). Foram criados conselhos deliberativos nos departamentos, unidades e direção, regimentos e regulamentos internos e eleições internas. Em 1988, foi realizado o 1º Congresso Interno da Fiocruz, hoje o fórum maior da instituição. Arouca deixou o cargo em 1º de abril de 1989.