En 1940, Huang Peiyun fue admitido en la Universidad de Tsinghua como el quinto estudiante financiado con fondos públicos que estudiaba en los Estados Unidos. Llegó a los Estados Unidos en el otoño de 1941 y estudió un doctorado en la Escuela de Graduados del MIT. . Después de recibir su doctorado en ciencias del 65438 al 0945, continuó realizando investigaciones postdoctorales en el instituto. En julio del mismo año, se casó con Zhao Xina, la segunda hija de Zhao Yuanren, un lingüista de renombre internacional de la Universidad de Harvard.
El título de la tesis doctoral de Huang Peiyun es "Estudio sobre la forma de existencia del cobre en escoria reflectante de cobre". Después de su publicación, recibió gran atención por parte de los círculos de ingeniería minera y metalúrgica de los Estados Unidos, la Unión Soviética, el Reino Unido y otros países. El libro "Physical Chemistry of Copper Smelting" publicado en el Reino Unido proporciona una introducción detallada a este artículo. El mentor de Huang Peiyun, el profesor M. Cohen, un académico de renombre internacional, le concede gran importancia y quiere retenerlo en los Estados Unidos. Pero para la revitalización de la nación china, Huang Peiyun regresó resueltamente a la patria a finales de 1946 con su esposa, que se había naturalizado en los Estados Unidos, para salvar el país a través de la ciencia. En la primavera de 1947, fue nombrado profesor y director del Departamento de Minería y Metalurgia de la Universidad de Wuhan. En el invierno de 1948, cuando el Ejército Popular de Liberación de China se preparaba para cruzar el río Yangtze y avanzar hacia el sur, sus suegros en Estados Unidos estaban preocupados por la seguridad de Huang Peiyun y su esposa. Le enviaron cartas y teléfonos. llamadas instándolos a ir a los Estados Unidos a trabajar de inmediato, pero todas fueron rechazadas.