她有天赋，有足够聪慧，在这一行可以说绰绰有余。1936年，吴健雄前往美国加州大圩也伯克利分校老师都是物理学界的巨头。在学校两年后，她开始研究原子核物理实验，当时，这还是一个全新的领域。后来跟着导师塞格瑞，她开始研究铀原子核分裂的产物，其中一项结果为后来美国制造原子弹的曼哈顿计划做出了重要贡献。
值得一提的是，在美国，她遇上了一生的挚爱——袁家骝。这位是袁世凯的孙子，他的父亲是袁克文，同样从事物理学研究的。两人一次相识后情投意合，便在1942年进入婚姻的殿堂，结为夫妻。这位常年穿着旗袍，化着恰到好处淡妆的女科学家，是真正做到了不让须眉。她既可以穿着旗袍风姿绰约的约会，也能穿着旗袍在实验室造原子弹，是一道赏心悦目的风景线。
