吴健雄真正的爱情故事，是1936年她留学美国后才开启的，那年，她已经24岁。
那年8月的一天，加州阳光明媚，身着高领旗袍的吴健雄初见袁家骝，被热情的袁家骝带着到物理系一一参观。她对柏克莱物理系各种不同的、先进的实验室羡慕不已，于是改变计划，决定留在柏克莱念书，和袁家骝成了同学。
袁家骝是袁世凯的孙子，但是因为父亲视金钱如粪土，挥霍无度，他们家虽然衣食不愁，但绝对谈不上富裕。赴美留书时，他也没有钱，幸亏他得到了国际学舍奖学金，不仅免缴学费，还管吃住，这使他的生活不至于拮据。袁家骝与他倚红偎翠的父亲完全是两种人，他勤奋踏实，乐于助人，动手能力又极强，这都给吴健雄留下了良好的印象。
才貌出众的吴健雄在男多女少、僧多粥少的物理研究所受到许多人的爱慕，追求者除了袁家骝之外，至少还有两位强有力的竞争对手，其中一位便是后来在美国高能物理界享有盛名、创立美国费米国家实验室的威尔森。
虽然是系花，吴健雄却一直很拼，经常在实验室工作到很晚。系里担心一个女孩半夜走回国际学舍的安全问题，便委托也经常在实验室工作到很晚的同学威尔森开他的破老爷车送她回去。因此，每天凌晨三四点钟，威尔森便会绕到吴健雄的实验室喊：“吴**，你回家的时候到了。”
在威尔森的记忆中，吴健雄是出色而迷人的，她总是穿着中国式的高领旗袍，端庄美丽而又神秘。在他们住的国际学舍中，几乎每一个人都被她吸引。
她的另一位追求者是跟随原子弹之父一块工作的理论物理学家，他是有着犹太血统的美国人，也是一位帅小伙。性格开朗的吴健雄很喜欢这个异域小伙，曾经和他单独出游，他还手把手地教她学会了开汽车。
而此时的袁家骝则去了洛杉矶的加州理工学院，虽然两人还有来往，但由于他们都倾心于学业，没有太多时间见面，他曾有一年多没来看她，让她很生气，两人的感情慢慢淡了下来。
后来她才知道，袁家骝整个暑假都在实验室里做实验，还要去餐馆里洗盘子挣学费，她的心就柔软了下来。再后来，他托人从南京带来一把雨花石送给她，她的气全消了。
她在这些优秀的男人之间难以选择，于是干脆把感情先放在一边，继续做物理学研究。
1941年4月26日，柏克莱当地的报纸刊出报道《娇小中国女生在原子撞击研究上出类拔萃》，报道搭配的照片中，吴健雄明眸皓齿，温文尔雅，美丽迷人。报道说，这位看上去像艺术家和明星的东方女孩以她的漂亮成绩赢得了西方物理学界的尊重。
5月初，已经开始博士后研究的吴健雄做了一次豪华的东岸之旅。这种豪华不是经济上的，而是事业上的：她在华盛顿出席了美国物理学会的年会，得到了原子弹之父等世界知名科学家的赏识。
当时，胡适是驻美大使，由于国内对日作战正烈，胡适的工作十分繁重，他要飞到各个国家为自己受难的祖国演讲、请求支援，日程安排得满满当当。但他还是抽空和他的得意门生共进了几次早餐。吴健雄坦然地向恩师请教终身大事如何抉择，胡适则语重心长地给了她情感与婚姻上的很多建议。
这一年，29岁的她在美国物理界初露锋芒，事业正以破竹之势向前推进。从前她以老师胡适为傲，如今老师以她为傲了。长大后，她就成了他，两人在不同的领域各自熠熠生辉。
8月，她听从恩师与朋友们的建议，选择了稳定靠谱、踏实务实的袁家骝。
