1972年，任普林斯顿大学物理学教授，并当选为美国艺术与科学院院士。

1980年，退休。

1994年，当选为中国科学院外籍院士。

1997年2月16日，在纽约病逝，享年85岁。

吴健雄1957年用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒。1962年用实验证明了“向量流不灭原理”。1963年用实验证明了核的β衰变中矢量流守恒理论，是物理学史上第一次由实验定实电磁相互作用与弱相互作用有密切关系。证实了β谱形状的源效应，澄清了早期β衰变理论中的一些错误，支持了费米理论。对β衰变的各种跃迁，特别是禁戒跃迁的全部级次进行了系统的研究，丰富和完善了β衰变的理论。

吴健雄较早期所涉足的实验工作有某些放射性同位素的分析，慢中子速度谱仪研究（多种材料），中子在正氢和仲氢中的散射以及核力范围的探讨，在气体中形成电子偶素时电场影响的研究，延迟符合技术用于测42Ca和47Sc的激发态的寿命，中子与3He的相互作用的研究，高能级发出的内转换谱线的观察、对正电子谱及正电子湮没的研究等。

吴健雄在美国“曼哈顿计划”中参与浓缩铀的制造工作，以及负责辐射检测方面的一些研究工作，负责解决了连锁反应无法延续的难题。

吴健雄曾与加州大学洛杉矶分校理论物理学家莫兹考斯基合著《β衰变》。

吴健雄先后在普林斯顿大学、哥伦比亚大学任教，培养了大批物理人才。1982年，吴健雄从哥伦比亚大学正式退休后，仍在指导培养青年学者、博士研究生向科学进军。

吴健雄的父亲吴仲裔，毕业于清末洋务派首领盛宣怀创办的南洋公学，受蔡元培的新思想影响，在家乡创办了一所明德小学。吴健雄正是在明德小学里受到启蒙教育。

1942年5月30日，吴健雄在美国与袁家骝博士结婚。两人育有一子袁纬承。

吴健雄从小就喜欢穿旗袍，在苏州、南京读书返家时，也穿着在学校中常穿的青布旗袍，在伯克利加州大学的草地上，每天可以看到吴健雄穿着开边叉、高领素色旗袍缓缓走过，在走进实验大楼和教学楼做实验时，也是着旗袍外罩实验服。

健雄先生不但以自己在物理学领域的辉煌成就闻名中外，而且以自己的爱国精神和崇高的品性享誉当代，堪称世人（尤其是女士）的楷模、华人的翘楚和后学的典范。（诺贝尔物理学奖获得者李政道评）

不矜夸，尚自然，端庄优雅，机敏睿智，谦虚和蔼，平易近人，这是最本真的吴健雄，也是最有魅力的吴健雄。（东南大学吴健雄学院评）

吴健雄先生不仅是太仓人民的骄傲，也是中国物理学界、中国科学界的骄傲。吴健雄奋进不息的科学生涯，勇于创新的大师风范，情系桑梓的爱国情怀，给当代的中国科学工作者树立了榜样。（时任中国科学院副秘书长曹效业评）

毫无疑问的是，在东南大学的校友中，留名千古的当数吴健雄先生。（菲尔兹奖首位华人得主、时任清华大学求真书院院长丘成桐评）

吴健雄先生的一生都奉献给了崇高的科学事业，她对科学真理的不懈追求，坚忍不拔的崇高品格，博大的爱国情怀，对物理学的卓越贡献，都将在人类探索自然的历史上留下光辉印记。（中国科学院院士、上海交通大学原校长张杰评）

吴健雄先生是中国历史上伟大的女科学家，在我（韦钰）心中，她是第一，不是之一。（教育部原副部长、东南大学原校长韦钰评）

吴先生不但是一位最伟大的科学家，也是一位最会提携鼓励后进，爱人爱世的师长。（生物工程学家、美国国家科学奖得主钱煦评）

吴健雄被誉为“东方居里夫人”“核物理女王”“物理学第一夫人”，是世界杰出的实验物理学家之一。（苏州建雄职业技术学院评）

1986年，杨振宁、李政道、丁肇中和李远哲四位诺贝尔奖得主在中国台北市发起创立吴健雄学术基金会。

1986年，吴健雄在南京大学设立吴健雄、袁家骝奖学金，以表彰在物理实验方面有突出表现的学生。

1986年起，中国物理学会在中国设立“吴健雄物理奖”（由香港亿利达工业发展公司提供资助），专门奖励40岁以下有优秀学术成就的青年物理学工作者。

1990年5月7日，中国科学院紫金山天文台宣布，将在太阳系发现的编号为第2752号的小行星命名为“吴健雄星”，以表彰她在高科技领域对人类所做出的贡献。

1992年6月6日，在东南大学90周年校庆之际，为了表彰这位校友并勉励后学，学校将原“科学馆”更名为“健雄院”，将“分子与生物分子电子学实验室”命名为“吴健雄实验室”。

1999年，为纪念吴健雄的科学业绩，中国政府批准在东南大学校园内建造吴健雄纪念馆。2002年5月31日，在吴健雄诞辰90周年之日，纪念馆揭幕开馆。

为促进物理学科的发展，吴健雄、袁家骝夫妇还出资100万美元，设立“吴健雄、袁家骝科学讲座基金”，用于资助一流的物理学家到东南大学和南京大学讲学。

2004年7月，经江苏省人民政府批准，建立公办全日制普通高等学校——健雄职业技术学院，2014年更名为苏州健雄职业技术学院，学院以吴健雄的名字命名，校园内建成了吴健雄广场，建立吴健雄陈列馆和吴健雄图书馆。从2012年起，学校将每年的吴健雄诞辰日5月31日定为“吴健雄节”，以各种方式纪念吴健雄。

2022年9月，东南大学教育基金会与周凯旋基金会签订捐赠协议，周凯旋基金会向东南大学捐赠500万元设立“吴健雄纪念基金女学人计划”，用以奖励东南大学物理、化学、生物科学与医学工程等学科成绩优秀、全面发展的在校女博士研究生，每年将资助10名优秀的东南大学女博士研究生，为每名博士研究生提供10万元奖学金。