Sachverhalt: A. Z._ (geb. 1963) und X._ (geb. 1969) trafen sich am 17. März 2006 erstmals, nachdem sie sich über Internet kennen gelernt hatten. Sie zogen nach Pennsylvania und am 27. April 2007 kam der gemeinsame Sohn Y._ zur Welt. Die Beziehung gestaltete sich schwierig. Nach Streitigkeiten, welche die Mutter als für sie sehr bedrohlich schildert, verliess sie mit Y._ den gemeinsamen Haushalt und erwirkte am 10. Dezember 2007 einen temporary protection from abuse order, mit welchem dem Vater jeder Kontakt zu seinem Sohn untersagt wurde. Am 20. Dezember 2007 erteilte der Court of Common Pleas of Centre County, Pennsylvania, der Mutter die primary physical custody über Y._ und dem Vater die partial physical custody für genau festgelegte Besuchszeiten; ferner ordnete das Gericht an, dass das Kind nicht ohne Zustimmung beider Parteien aus dem Centre County entfernt werden dürfe (the child is not to be removed from Centre County without the consent of both parties). Am 9. Januar 2008 wurde den Parteien ein geteiltes Sorgerecht zugesprochen (X._ ("Father") and Z._ ("Mother") shall share legal custody of the child) und festgehalten, dass weiterhin die am 20. Dezember 2007 getroffene Obhutsregelung gelten soll (Physical custody of the child shall remain as provided by the court in the Order dated December 20, 2007 and filed December 21, 2007). Im gleichen Entscheid vom 9. Januar 2008 erlaubte das Gericht der Mutter, gemeinsam mit ihrem Sohn vom 11. Januar 2008 bis längstens 26. Januar 2008 in die Schweiz zu reisen (Mother shall be permitted to travel with the child to Switzerland on or about January 11, 2008. Mother shall return with the child to the United States on or before January 26, 2008, when custody shall resume pursuant to the Court's previous order until otherwise ordered by this court or mutually agreed upon between the parties). Die Mutter kehrte indessen nicht zeitgerecht in die USA zurück; ein Gesuch um Verlängerung des Aufenthaltes in der Schweiz wies das Gericht mit Entscheid vom 13. Februar 2008 ab. Trotzdem blieb die Mutter mit ihrem Sohn in der Schweiz. B. Gestützt auf das Gesuch des Vaters um Rückführung von Y._ vom 13. Mai 2008 hin befahl das Bezirksgericht Meilen der Mutter mit Verfügung vom 20. Oktober 2008, das Kind innert 30 Tagen nach Rechtskraft der Verfügung auf ihre Kosten in die USA zurückzubringen oder zurückbringen zu lassen. Im Zuge des dagegen eingereichten Rekurses der Mutter ordnete das Obergericht des Kantons Zürich mehrere Massnahmen zur Sicherstellung der allfälligen Vollstreckung des Rückführungsentscheides an. Zudem ersuchte es die schweizerische Zentralbehörde, Fragen betreffend Einreise, Aufenthalt, Lebens- und Arbeitsgrundlagen sowie medizinische Versorgung mit den amerikanischen Behörden zu klären bzw. von diesen klären zu lassen. Nach Eingang der betreffenden Antworten seitens der amerikanischen Zentralbehörde sowie je einer eidesstattlichen Erklärung (sworn affidavit) des Vaters bzw. seiner Anwältin sowie eines Schreibens des Grossvaters hiess das Obergericht den Rekurs mit Beschluss vom 26. Januar 2009 gut und wies das Rückführungsbegehren ab. C. Gegen diesen Beschluss hat der Vater am 12. Februar 2009 eine Beschwerde in Zivilsachen erhoben mit den Begehren um Aufhebung von dessen Ziff. 1 bis 3 und 5 sowie um "Abweisung des Rekurses" (gemeint: Anordnung der Rückführung). Die Mutter hat in ihrer Vernehmlassung vom 27. Februar 2009 auf Abweisung der Beschwerde geschlossen. Beide Parteien verlangen die unentgeltliche Rechtspflege. Im Rahmen der Verfahrensinstruktion fand ein Austausch mit dem zuständigen amerikanischen Richter statt. Die Parteien haben sich hierzu in ihren Stellungnahmen vom 2. bzw. 3. April 2009 geäussert.