I 1938 ble Fermi tildelt Nobelprisen i fysikk for sitt arbeid innen radioaktiviteten, blant annet påviste han 37 nye radioaktive nuklider. Frem til prisutdelingen fant sted hadde Fermi holdt til i Roma, men etter at han mottok prisen i Stockholm, dro Fermi med sin kone og sine barn rett til New York, hvor han ble ansatt ved Columbia University. Grunnen til dette var fascismens vekst i Italia (Fermis kone Laura var av jødisk herkom).