出席在比利时布鲁塞尔召开的第七次索尔维会议时，伽莫夫抓住机会离开了苏联。离开苏联后，伽莫夫在法国巴黎的居里研究所从事研究，1934年移居美国，在密执安大学担任讲师，同年秋天被聘为哥伦比亚特区的乔治华盛顿大学教授。在乔治华盛顿大学工作期间，伽莫夫主要从事宇宙学和天体物理学研究，发展了大爆炸宇宙模型，并且研究了宇宙初始阶段化学元素起源的问题，这个时期是他学术生涯的顶峰，取得了一系列重要的研究成果。1954年起，伽莫夫担任伯克利加州大学教授，1956年起任科罗拉多大学教授，并将研究中心转向分子生物学。这期间，伽莫