7年底，在吴有训的建议下，前往加州大学物理系学习。1939年，获美国哈佛大学硕士学位。1940年，获哈佛大学博士学位，成为该校历史上第一个用两年时间就获得博士学位的人。同年回国任西南联大工学院电机系任教授。1945年末国民政府重建国立北京大学（傅斯年代理校长领导），新设医、工、农3个学院，马博士做了北大首任工学院院长。为最年轻的一位工学院院长。1952年，任哈尔滨工业大学教授、教务长。1955年，先后任中国科学院物理研究所、电子研究所和声学研究所研究员、副所长。1955年当选为中国科学院学部