图：杨振宁被清华大学录取为第六届留美公费生的珍贵档案
1945年8月28日，他远赴美国求学，走向更加广阔的天地。
在芝加哥大学，杨振宁一开始想做实验，因为他觉得实验技能对他将来回国后更有用。然而杨振宁逐渐发觉，尽管自己懂得很多物理知识，但似乎在实验方面并不擅长。
而此时，泰勒察觉到了杨振宁的苦恼和不安，就建议他专心做理论物理的研究，并愿意当他的导师。从此，杨振宁便轻装上阵，走上了理论物理学之路。
芝加哥大学博士毕业后，杨振宁在科学家费米和泰勒的推荐下，去往普林斯顿高等研究所做博士后，还与仰慕已久的爱因斯坦成为了同事。
来普林斯顿的第一个圣诞节长假，杨振宁在普林斯顿街头邂逅了杜致礼，并且在1950年8月26日与她喜结秦晋之好。
在普林斯顿高等研究所，杨振宁一心扑在了理论物理的研究上。
杨振宁曾经在西南联大做学士论文的时候，在父亲杨武之和吴大猷的引导下，学会应用群论，物理学中对称性问题的研究成为杨振宁最喜欢和最主要的领域。也正因为如此，此时的杨振宁便又产生了一个大胆的想法，那就是把规范不变性推广出去。
诺贝尔物理学奖获得者 清华大学教授 杨振宁
来一个两个粒子，就发展出来一个可能的方向，另外来了两个粒子，又发展出另外一个，零零碎碎的。我觉得这样不行，得有一个统一的观念，把所有不同粒子的交换相互作用都包在总的原则里。恰恰我对对称很发生兴趣，我对1929年赫尔曼•外尔所提出的规范场来解释麦克斯韦电磁学，很熟识，所以我就说，也许应该把麦克斯韦的工作通过规范场这个观念把它推广一下。
这种想法具有极大的诱惑力，使杨振宁几乎“走火入魔”，但遗憾的是，他每一次的努力都在同一个地方卡了壳。虽然屡次卡壳，但杨振宁并没有放弃，在布鲁克海文实验室，同一办公室的米尔斯对他的这个想法也颇有兴趣。
