কেমব্রিজের টিনিট্রি কলেজে পি.এইচ.ডি ডিগ্রির জন্য ভর্তি হয়ে দুই বছরের ছুটিতে কোলকাতা ফিরলে সাথে সাথে ত্রিগুনা সেন তাকে সদ্য প্রতিষ্ঠিত যাদবপুর বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক এবং অর্থনিতী বিভাগের প্রতিষ্ঠাতা প্রধান হিসেবে নিয়োগ দেন। অমর্ত্য সেনই ছিলেন ভারতের ইতিহাসে সর্বকনিষ্ঠ (২৩ বছর) অধ্যাপক এবং বিভাগীয় প্রধান। যাদবপুর বিশ্ববিদ্যালয়ে অধ্যাপনাকালীন তিনি বেনারস হিন্দু বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক এবং তাত্বিক এ.কে. দাশগুপ্তকে তার অধীক্ষক (সুপারভাইজার) হিসেবে পেয়েছিলেন। পূর্ন দুই বছর যাদবপুর বিশ্ববিদ্যালয়ে অধ্যাপনা করার পর ১৯৫৯ সালে তিনি ট্রিনিট্রি কলেজে তার পি.এইচ.ডি ডিগ্রি শেষ করতে ফেরত যন।