不过在学术研究的领域，杨振宁并没有受到歧视。他追随二十世纪伟大的物理学家为师，进了芝加哥大学。博士研究生毕业以后，杨振宁来到了普林斯顿高等学术研究所工作。这里是举世认同的理论物理和数学方面的最高学府之一。杨振宁是这里的第一位华人教授。
杨振宁：我的办公室在这个楼里头，就是在那个楼上的最左边的那个。
事业顺利，爱情也不期而至。1950年，杨振宁遇到在美国读书的杜致礼小姐，两人一见倾心，不久就成家安顿了下来。在学术研究方面，这一时期成为杨振宁最为黄金的时期。1956年，他与李政道合作，摘取了1957年诺贝尔物理学奖。这一年，全世界的华人都将目光投向了只有三十五岁的杨振宁。
媒体大幅报道后，很多人发电报向杨振宁祝贺。不单学术领域，还有唐人街做生意的华人。一个科学领域的年轻人做出的成绩，让全世界的华人扬眉吐气。
陈晓楠：要在这个诺贝尔奖的颁奖典礼上做一番讲话，就是要发言，在这之前您是怎么想应该在这个时候说什么？
杨振宁：在拿奖的当天呢，晚上有一个很大的宴会。那个宴会有好几千人，国王跟王后主持的。在那个宴会里头，每一个得奖的人要给一个简短的演讲，十分钟的样子。所以我预先就想了一下子要讲的那些。我想现在看那个时候我的演讲呢，也反映我当时的整个的心态。
杨振宁演讲：我是拿到庚子赔款这个奖金出国的，我深深知道我是一个东方文化跟西方文化的共同的产物。我一方面为我的中国血统和背景而自豪，一方面将奉献我的工作给起源于西方的现代科学，它是人类文化的一部分。
陈晓楠：杨振宁在颁奖晚会上的演讲透露了他在国籍身份上的矛盾心里。他在踏足美国十九年之后，才正式加入美国籍。而这个消息他其实很久都没有告诉自己的父亲。这其间，杨振宁情感上的矛盾与纠缠，恐怕是外人无法理解的。
杨振宁：对一个在中国传统文化里成长的人，作这样的决定尤其不容易。我知道，父亲直到临终前，对于我的放弃故国，他在心底里的一角，始终没有宽恕过我。
这张照片1935年拍摄于清华园西院的一个四合院。因为父亲杨武之当年在清华大学任教，杨振宁在这里度过了八年的快乐时光。
杨振宁：这里面现在住着几家人？五家？我来看过这个地方。我七十年以前就住在这儿。那个时候只有一家。
陈晓楠：当时是一个什么样的一个气氛呢？在清华里面。
杨振宁：我记得那个时候，因为清华园有一个围墙，我们都住在围墙里头。是一个学术空气很浓厚的一个环境里头。可是有时候我们几个小孩组织探险队。上哪探险去？走到外面去，走到什么地方呢，就是现在的圆明园，结果我们到那以后才发现，那有些乡下人在种田，那个时候圆明园里头有些田地，被些乡下人种了。我们到那个乡下人家里头去看一看的话，才了解到当时的这个贫困的状态，我记得我头一次看见的时候，在我身上起了一个震荡。
在清华园小小天地里，杨振宁对和科学有关的东西，有着一种痴迷。
熊秉明：我们养过的东西就是蚂蚁和蚕。
杨振宁：我还记得我有一回做了个实验，就是逮了几个蝌蚪来，然后每一个放在一个碗里头，然后用不同份量的盐，我给它放在里头。要看盐到多少了以后呢，这个蝌蚪就长不大，其结果呢我那个盐都放得太多，所有的都死光了。
陈晓楠：我听说您小时候有个外号叫“科学头”是吗？
杨振宁：这是一个名词，不过最常有的外号是叫大头。因为我那时候头是比较大，脖子又比较细。
陈晓楠：那时候您在数学或者在理科方面的天分很明显吗？就是在周围人看起来？
杨振宁：有一本叫做《神秘的宇宙》。我看了以后非常向往。因为它那上面是用通俗的语言，讲二十世纪初年物理学的大革命，相对论、量子力学。我看了以后当然神往，所以我这个事情我们家里都记得，我想我大概是初中二年级，回来就讲给我父亲母亲，说是这个简直是非常之妙的东西，我说我将来也要搞到这里头去，要得到诺贝尔奖。
这虽然是杨振宁童年时的一句戏言，但父亲杨武之对他在数学上表现出来的天赋早有察觉，在一张老照片的背面，杨武之曾写下“振宁似有异禀”的题字。
陈晓楠：那时候您的父亲他在对您的教育方面是一个什么样的风格呢？
杨振宁：他很快就发现了我这个数学方面东西懂得很多。不过他做了一个我从后来看起来呢，是非常正确非常聪明的一个决策。他不因为这样子，他就让我多学数学，中学二年级念完了以后的夏天，他就找了一个清华历史系的高材生，就在我父亲的办公室里头，他就教我《孟子》。