1954年任大坂市立大学讲师，1959年升任副教授。在市大，西岛与南部阳一郎、中野董夫、早川幸男、山口嘉夫等人形成了一个理论物理学学派，其中南部教授是2008年诺贝尔物理学奖得主，中野教授曾为诺贝尔奖候选人。1956至1958年，西岛和彦应维尔纳·海森堡之邀，赴德国哥廷根访问，1958年转赴美国，加盟普林斯顿高等研究院，一年半之后，任伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校教授。1966年，西岛返回日本，在东京大学建立理论物理研究组，并担任一些领导职务。1986至1989年，他任所长。1995至2005年，