数学系攻读博士研究生，1995年获博士学位。博士毕业后，先后在普林斯顿高级研究所和密西根大学数学系从事博士后研究，后到哈佛大学做访问学者。2000年起，在威斯康星大学麦迪逊分校任教。2007年获国家杰出青年科学基金B类资助，2012年至2015年任清华大学数学科学中心“千人计划”访问教授。2018年，当选为美国数学学会（AMS）会士。
爱心助学.2004年，杨同海在其家乡宁国市创办了“中美爱心教育促进会”，并在美国注册成立“家乡教育基金会”，为家乡家境贫寒的学生组织募捐。十余年