里希（David Frisch）和贡纳·卡伦（Gunnar Källén）的帮助下开始做物理研究。一年之后，他回到普林斯顿大学，在山姆·特雷曼教授的指导下攻读博士学位，1957年博士毕业。
学术生涯.博士毕业后，温伯格分别到哥伦比亚大学（1957-1959）和加州大学伯克利分校（1959）做博士后，随后成为伯克利的教师（1960-1966）。在此期间他研究过粒子物理中的许多课题，包括量子场论的高能行为，对称性破缺，π介子的散射，红外光子和量子引力。同时他还发展了导出量子场论的方法，