Com a febre amarela controlada no Rio de Janeiro, o país recebeu, em 1907, o primeiro prêmio no 14º Congresso de Higiene e Demografia de Berlim, na Alemanha, apresentando tanto feitos de Manguinhos quanto as conquistas da Diretoria Geral de Saúde Pública no controle de doenças. Competiam, segundo Rui Barbosa enumera, outras 128 cidades do mundo. Oswaldo Cruz liderava a comissão brasileira em Berlim e, em meio ao momento decisivo da vitória, foi tomado também por uma angústia: surgiram os sintomas iniciais da doença renal que o vitimaria dez anos mais tarde.
Em 27 de setembro de 1907, foi publicado nos jornais o telegrama enviado por Oswaldo Cruz ao ministro da Justiça e Negócios Interiores informando sobre o êxito em Berlim:“Tenho a satisfação de levar ao conhecimento de V. Excia. que o jury da Exposição de Hygiene conferiu ao Brasil o primeiro premio, constante da grande medalha de ouro offerecida pela imperatriz. Congratulações respeitosas.”
Outro marco dos êxitos à frente da Diretoria Geral de Saúde Pública foi o entendimento com o presidente dos Estados Unidos Theodore Roosevelt, no qual Oswaldo Cruz garantiu que as condições sanitárias brasileiras eram seguras para receber a esquadra daquele país. Poucos anos antes, o navio Lombardia esteve envolvido em um caso dramático: em 1895, ancorado no Rio de Janeiro, perdera 134 homens da tripulação, vitimados por febre amarela.
De retorno ao Brasil, em 1908, Oswaldo Cruz foi recebido com pompa. Neste ano, o Instituto Soroterápico Federal, que, em 1907, passara a se chamar Instituto de Patologia Experimental, teve o nome modificado para Instituto Oswaldo Cruz. Assim, o Instituto de Manguinhos – como era conhecido – ficava vinculado diretamente ao Ministério da Justiça e Negócios Interiores, não mais à Diretoria Geral de Saúde Pública, após ter sua autonomia deliberada pelo Congresso Nacional.
Ainda em 1908, além de se tornar o primeiro presidente da Cruz Vermelha Brasileira, Oswaldo Cruz foi reconhecido como membro da renomada Sociedade de Patologia Exótica, da França.
A exoneração da Diretoria Geral de Saúde Pública ocorreu em 1909, a pedido, por conta da lei que impedia a acumulação de cargos. Assumiu, em seu lugar, Henrique Figueiredo de Vasconcellos, que foi chefe de serviço em Manguinhos. Era o único que tratava Oswaldo por “você”, já que haviam estudado juntos no colégio São Pedro de Alcântara.
Em 1910, Oswaldo seguiu, com Belisario Penna, para o Amazonas, para acompanhar a construção da estrada de ferro Madeira-Mamoré, área com alta ocorrência de malária, a serviço da empresa construtora, indicando medidas a serem tomadas para controle da doença.
Oswaldo atuou no controle da febre amarela no Pará, em 1911, e, no mesmo ano, coordenou a comitiva brasileira enviada à Exposição Internacional de Higiene de Dresden, na Alemanha. Lá, liderou a montagem do pavilhão do país na mostra, apresentando relevantes e recentes trabalhos dos colegas de Manguinhos. O intenso combate à febre amarela e as investigações sobre a tripanossomíase americana (depois chamada doença de Chagas) foram apresentados em filmes durante o evento em um cinematógrafo montado no pavilhão brasileiro. 
Mais uma vez, o cientista demonstrava sua característica pioneira ao utilizar-se de recursos visuais inovadores. Juntamente a esse ineditismo, a explanação sobre o desenvolvimento de tratamento para leishmaniose e a exibição de achados de dezenas de protozoários, mosquitos, carrapatos, entre outros, renderam ao Instituto Oswaldo Cruz a premiação na Exposição.
Oswaldo Cruz seguiria representando o Brasil em diversas exposições internacionais, entre 1911 e 1913, incluindo Roma, México e Montevidéu. Em junho de 1913, Oswaldo passou a ser o segundo ocupante da cadeira de número 5 da Academia Brasileira de Letras, sucedendo a Raimundo Correia, após ter sido eleito no ano anterior. No dia de sua posse, foi recebido pelo acadêmico Afrânio Peixoto. Apesar de a academia brasileira ter sido inspirada no modelo francês – que acolhia personalidades do campo de áreas externas à Literatura, tendo o próprio Louis Pasteur sido membro da casa francesa –, a candidatura foi cercada por discussões, atacada por aqueles que defendiam uma composição exclusiva de expoentes da arte literária.
Em 1914, seguiu com a família para Paris, onde iria conhecer os melhoramentos dos mais avançados centros de ciência da Europa. Partiu em junho, e o início da Primeira Guerra Mundial seria deflagrado no mês seguinte. Temendo pela segurança, decidiu ir para Londres, onde conseguiu chegar em agosto.
De volta ao Brasil, em 1915, o quadro renal de Oswaldo Cruz se agravou. Na época, iniciou estudos sobre as formigas saúvas, que destruíam plantações, por demanda do presidente Nilo Peçanha. Construiu formigueiros artificiais para observar os insetos por uma parede de vidro. Após fazer estudos em campo, voltava com vidros cheios das saúvas, que incluía no formigueiro artificial.
Com a piora de sua saúde, Oswaldo afastou-se de Manguinhos em 1916. Tendo em vista os anseios da família e dos amigos, que entendiam que a mudança para um clima mais ameno seria benéfica, foi articulada sua indicação para o cargo de prefeito de Petrópolis, na Região Serrana do Rio de Janeiro. Como costumava passar temporadas com a família na cidade, Oswaldo já conhecia bem os problemas da região. Tão logo foi convidado, elaborou um plano de trabalho pautado, entre muitos temas, na necessidade de saneamento. Enfrentou manifestações contrárias mais uma vez em sua carreira, por conta de disputas políticas locais. Já com a doença renal avançada, participou da fundação da Sociedade Brasileira de Ciências, atual Academia Brasileira de Ciências, criada em maio de 1916. Em janeiro de 1917, devido a complicações no quadro de saúde, deixou oficialmente o cargo de prefeito.
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