一九五零年六月，李政道以论文《白矮星中的氢含量》获得美丽国芝加哥大学理论物理学博士学位，被誉为“神童博士”，因为，李政道晋升为哥伦比亚大学物理学教授时还不到三十岁，这也创下了美丽国哥伦比亚大学自一七五四年建校以来最年轻教授的纪录。

一九五八年四月十一日，李政道获选台北“中央研究院”第二届院士，时年不足三十二岁，时至今日仍然保持着该院获选院士最年轻的纪录。

李政道的物理直觉敏锐，眼光深邃，视野开阔，长期沉浸于物理学的美妙世界中，自称物理是其生活方式，其研究领域涉猎广泛，包括高能物理学，也就是粒子物理学、量子场论、核物理学、统计物理学、天体物理学、流体动力学、多体物理学和固体物理学（后演变为凝聚态物理学）、量子力学以及广义相对论等诸方面，在理论结构和唯象分析方面多有建树，对当代物理学特别是高能物理学的进步与发展做出杰出贡献。

一九五六年四月开始，李政道和杨振宁联袂精诚合作，联手攻关当时国际物理学界困惑不已的焦点难题“θ–τ之谜”，大胆冲破宇称守恒普适性的羁绊，以将检测量从二维标量改为三维赝标量为突破口。

一九五六年十月一日，李政道和杨振宁共同石破天惊的发表了经典论文《弱相互作用中的宇称守恒质疑》，率先全面而系统地提出李-杨假说，第二年的年初，这一假说便得到美丽国的哥伦比亚大学吴健雄小组和伽文-莱德曼小组以及芝加哥大学泰勒格第小组的完美实验验证，θ–τ之谜很快就被成功一举破解，证实θ介子和τ介子实为同一种粒子，也就是电中性K介子，李-杨假说便随之升格为弱相互作用中宇称不守恒定律，此事在国际科坛轰动一时。

一九五七年十月三十一日，瑞典皇家科学院宣布授予普林斯顿高等研究院数学学院杨振宁教授和哥伦比亚大学物理系李政道教授授以当年的诺贝尔物理学奖，颁奖的理由是“因他们对弱相互作用中宇称不守恒定律的深刻研究以及由此导致有关基本粒子方面的许多重要发现”，而李政道和杨振宁一起成为了第一次获得诺贝尔奖的华夏人。

李政道和杨振宁自一九五六年十月一日正式发表论文《弱相互作用中的宇称守恒质疑》到以这一重大理论成果荣膺诺贝尔奖，历时仅仅十三个月，这也创下了诺贝尔奖颁奖史上获奖最快的纪录，并且，这一纪录至今仍没有被打破。

李政道在一九六四年获选美丽国国家科学院院士，并在同年出任哥大首任费米讲席教授，一九八四年起出任哥伦比亚大学全校级教授这一最高荣誉教职衔，一九九四年获选华夏科学院首批外籍院士，二零零四年十一月二十四日，哥伦比亚大学物理系为李政道举办了隆重的荣休仪式。

二零二四年八月四日，随着诺贝尔物理学奖得主李政道先生的逝世，他们这一批七十八年前华夏政府的“原子弹种子计划”的成员也全部离世了。

当年他们九人计划学习原子弹技术，虽然没有直接学到原子弹的制造技术，但是，团队中的朱光亚回国后，通过独立艰苦的研究实验，竟然“条条大路通罗马”最后成为了新华夏的“两弹一星”专家。