1956年， 和李政道共同發表論文， 推翻了物理學的中心資訊之一——宇稱守恆基本粒子和它們的鏡像的表現是完全相同的。
1957年， 與李政道因共同提出宇稱不守恆理論而獲得諾貝爾物理學獎。
楊振寧、李政道1957年拿獎時還是中國國籍。 楊振寧獲得諾貝爾獎後， 鼓勵在臺灣的岳母曹秀清設法取道美國轉往中國大陸。 在他的安排下， 曹秀清從美國飛往日內瓦， 由中國外交部的同志親自接機， 安排休息數日後， 轉機飛往北京定居。
除了楊振寧、李政道， 中國為什麼還沒其他人得諾貝爾自然科學獎？
不要急， 會得的。 諾貝爾獎授予的是經過檢驗、得到公認的成果， 往往是幾十年前做出來的。 日本近年來多次獲獎， 是因為日本在20世紀80、90年代科研經費高速增長， 獲獎者的成就大多是那些時候做出的。 中國現在已經有了一些非常重要的成果， 如薛其坤等人發現量子反常霍爾效應， 楊振寧認為這是諾貝爾獎級別的， 而且還在不斷產生新的重要成果， 如最近的預測和發現外爾費米子。 可以確信， 幾十年後一定會出現中國科學家獲獎的高潮。 至於具體什麼時候得， 誰因為什麼成就得，
重要的是， 現在的基本圖像是百花爭豔， 不能確定哪一朵最先綻放， 而不是只有一兩朵， 即使綻放了也不代表春天到來。 在諾貝爾獎問題上， 有些人處於悲觀的極端， 認為中國永遠得不了（體制問題！）， 而另一些人處於憤世嫉俗的極端， 聲稱諾貝爾獎純粹是西方的陰謀。 這話用來說和平獎、文學獎或許可以成立， 但用來說自然科學獎就離譜了。 不要吃不到葡萄就說葡萄酸， 耐心點， 自信點。 葡萄是甜的， 而且你必然有吃到的那一天。