Paine giftet seg med Barbara Helen Taunton Pearse fra Perth i Vest-Australia. De hadde fire barn sammen: Marguerite Ada, George Thomas, Judith Janet, og Frank Taunton. Paine begynte på hans karriere som førsteamanuensis ved Stanford University fra 1947 til 1949, hvor han gjennomførte grunnleggende studier av legeringer i høytemperatur og flytende metaller til støtte for marinens programmer som involverte en atomreaktor eller flere.