他的博士论文主要考虑过4个选题方向，都是别人不做的题目，其中有3个他都没有做出进展，这使得他情绪比较低落。他后来才找到1个有研究灵感的选题，并完成其博士论文。1948年，他取得博士学位。
科研生涯.1949年，杨振宁进入普林斯顿高等研究院进行博士后研究工作，并开始同李政道进行了一段长达十多年富有成果的合作。杨振宁回忆1949年自己刚开始进行独立研究还不久的时候非常难熬，当时还没有找到机会证明自己的能力和价值，感觉比较郁闷，但也承认这个痛苦的时期是每个初出茅庐的研究者都会经历的。当时