更多的阅读物和习题，求知心切真到了奇怪的程度”，“我无论给他怎么难的书和题目，他很快就做完了，又要来索要更多的。”抗战结束后，西南联大停办，李政道因此没有毕业。其后导师吴大猷的推荐下，1946年赴美进入芝加哥大学，师从恩里科·费米。1950年获得博士学位之后，与合作者一起从事统计物理的相变以及凝聚体物理学的极化子的研究。1953年，他任哥伦比亚大学助理教授，主要研究工作是在粒子物理和场论领域。1958年，李政道当选中央研究院第二届院士，年仅32岁，至今仍为最年轻当选的院士。李政道于1962年加入美国