不过在1937年抗日战争全面爆发，王承书离开了北京辗转于南京、武昌等地。在1941年前往了密歇根大学攻读博士学位。
王承书的老师是乌伦贝克，在学校期间王承书跟随老师完成了很多重要的论文，并于1944年获得了密歇根州立大学物理系博士学位，此后便留在当地研究所工作。
一直到1949年新中国成立，王承书坚定的表示自己要参加到祖国的科研行列中来。但是我们从钱学森的事迹上就能知道，当时的美国查的很严，因此王承书将自己的资料和书刊分了成300多个邮包陆陆续续的寄回国，躲过了重重的检查。
当时王承书在物理学界已经是很有名气了，她的论文常常受到著名物理学家的夸奖，如果留在国外发展学业，将来兴许有机会获得内贝尔奖，但是王承书却一意要回到祖国，最终夫妻二人历经了重重的困难终于在1956年回到了祖国。
回国之初王承书担任的是教育工作，同时担任中国科学院近代物理研究所理论研究室研究员，1958年一项重要的人物摆在了王承书的面前，组织询问王承书是否愿意接受分离铀同位素的秘密任务，王承书重重的点了头。
