杨振宁于1956年与李政道教授共同提出弱相互作用中宇称不守恒原理,因而共获1957年诺贝尔物理学奖。这一原理彻底改变了人类对对称性的认识,为人们正确认识微观粒子世界开辟了新天地。提出非阿贝尔规范场理论,大大促进了四种基本相互作用的研究。在粒子物理方面做了大量的开拓性工作。另外,杨振宁还是统计物理、凝聚态物理、量子场论、数学物理等诸多领域中重要研究方向的先驱和奠基人。
1971年以来,他多次到中国探亲、访问和讲学,同时努力帮助中国学者和留学生在美进行科研和学习,在促进中美科技交流和合作中起了重要作用。1998年6月,清华大学授予杨振宁为清华大学名誉教授,1994年6月他被选为中国科学院首批外籍院士。