年度中美物理联合考试（CUSPEA）赴美攻读博士学位，名列当年CUSPEA考试第一名。1987年获得普林斯顿大学物理博士学位。在普林斯顿大学，文小刚在理论物理学家爱德华·威滕指导下学习超弦理论。后来，他与理论物理学家约翰·施里弗，弗朗克·韦尔切克，徐一鸿在加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校理论物理研究所（1987-1989年）合作，将他的研究领域转变为凝聚体物理学。
工作.文小刚介绍了（1989年）和（2002年）的概念来描述一类新的物质状态。这为凝聚态物理学开辟了新的研究方向。 他