塔利·金兹堡一起被授予1994/1995年沃尔夫物理学奖（日本人首个）。2005年，因为对基本粒子物理学标准模型的贡献，他获得富兰克林奖章（日本人第2个）。2008年10月7日，因发现亚原子物理学中的自发对称性破缺机制，被瑞典皇家科学院授予当年度的诺贝尔物理学奖，亦成为首位美国籍的日裔诺贝尔奖得主及日本第3位诺贝尔奖暨沃尔夫奖双料得主。此外，南部阳一郎还曾获得罗伯特·奥本海默奖、美国国家科学奖章（1982年）、马克斯·普朗克奖章（1985年）和日本文化勋章（1978年）。
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