楊振寧因為在粒子物理學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域作出了里程碑性貢獻(xiàn)，獲得諾貝爾物理學(xué)獎的。

統(tǒng)計力學(xué)是楊振寧的主要研究方向之一。他在統(tǒng)計力學(xué)方面的特色是對扎根于物理現(xiàn)實的普遍模型的嚴(yán)格求解與分析，從而抓住問題的本質(zhì)和精髓。1952年楊振寧和合作者發(fā)表了3篇有關(guān)相變的重要論文。

玻色子多體問題，楊振寧在1957年左右與合作者發(fā)表或完成了一系列關(guān)于稀薄玻色子多體系統(tǒng)的論文。首先，他和黃克孫合作發(fā)表兩篇論文，將贗勢法用到該領(lǐng)域。在寫好關(guān)于弱相互作用中宇稱是否守恒的論文之后等待實驗結(jié)果的那段時間，楊振寧和李政道用雙碰撞方法首先得到了正確的基態(tài)能量修正。

楊振寧當(dāng)年討論的1維費(fèi)米子問題后來在冷原子的實驗研究中顯得非常重要，而他在文中發(fā)明的嵌套Bethe假設(shè)方法次年被Lieb和伍法岳用來解出了1維Hubbard模型。Hubbard模型后來成為高溫超導(dǎo)的很多理論研究的基礎(chǔ)。

楊振寧和楊振平將1維δ函數(shù)排斥勢中的玻色子問題推進(jìn)到有限溫度。這是歷史上首次得到的有相互作用的量子統(tǒng)計模型在有限溫度（T>0）的嚴(yán)格解，這個模型和結(jié)果后來在冷原子系統(tǒng)中得到實驗實現(xiàn)和驗證。