回到利兵營後不久，阿西莫夫在圖書室裏的一大發現扭轉了他的軍旅生涯。在那兒，他看到了一條關於允許從事研究的化學家退役的命令。在此後的幾個月中，他想方設法企圖使上司明白，他就是個從事研究的化學家，應該允許他返回哥倫比亞大學。不料，上司們對阿西莫夫企圖退役的請求置若罔聞。在上司們眼中，他是個公認的膽小鬼，一個沒有勇氣麵對自己職責的人。他們不能想象，這個智商高得可笑、傲慢無禮的家夥竟然不願意呆在偉大的美國軍隊中，簡直是軍人的恥辱。數月過去了，阿西莫夫在閑餘的時間裏讀遍了圖書室裏的書。盡管上司的意見明擺在那兒，他卻奇怪地確信，自己的願望最終一定能實現。因此，他改變了態度，決定充分利用自己的時間。他很快就發現圖書館裏的打字機可供使用。每分鍾90個單詞的打字速度使他得到了駐地辦公室的青睞。很快，他就被提升為駐地的打字員，並獲得了重新開始寫作的機會。
即將返家的信念激起了他的創作靈感，阿西莫夫寫出了機器人短篇《證據》，後來被收人《我是機器人》專集中。
1946年初春，人伍後的第三個月，阿西莫夫差點幹出一件對不起傑特魯德的事。在一次為軍人舉辦的舞會上，他結識了一位姑娘，並把她帶回了住的地方，但事到臨頭，他又打了退堂鼓，找個借口逃回了軍隊駐地。他後來才知道，如果第二天搭頭班車返回，他將因早點名遲到而被處以擅離職守的罪名，自己真是太走運了。
事後不久，他被調到了另一個駐地，早日還鄉的希望被戲劇性地擊得粉碎。起初，他並不知道要去哪兒，他胡亂猜想著，歐洲？遠東？似乎哪兒都有可能。結果很快就宣布了，去夏威夷。沒有比這更糟糕的地方了！
3月3日，他們起程，6日抵達加利福尼亞西海岸的斯通曼兵營。1946年3月6日，他們搭乘“海斯總統號”開赴夏威夷。這是阿西莫夫第一次離開美國本土。拋開他3歲時來美國的那次不算，這也是他初次乘船。他們最初駐紮在瓦胡島。從後來來看，這是他軍旅生涯中最愉快的一段時期。一天到晚，除了尋思為什麼把他們派到夏威夷外，士兵們無事可幹。阿西莫夫發現當地居民很友好，景色更是美得驚人。他在島上四處遊覽，盡情享受。他最大的遺憾莫過於自己是被迫在此服役，而不是與傑特魯德一起在此度假。
阿西莫夫很快弄清楚了他們來這兒的目的。因為受過專業的科學教育，他也算是“專家”了。他將與其他一些科學家一起被派往比基尼島，參加一項代號為“跨越行動”的聯合計劃。該計劃的目標是爆炸一枚原子彈並研究其效應。這是轟炸廣島與長崎後的首次原子彈試驗。
5月13日，他收到傑特魯德的一封信，說她這個月未能按期收到每月50美元的軍屬補貼，經查詢，被告知她丈夫即將退役。阿西莫夫馬上投入了對此事的調查。他不厭其煩地向一名又一名的軍官詢問此事，直至找到負責此項計劃的指揮官。阿西莫夫給他看了妻子的信，並解釋了情況。這名軍官並不知曉阿西莫夫為離開軍隊所采取的種種舉措，問他是否真的曾申請過退役。阿西莫夫說是的。軍官略微想了一下，上下打量了阿西莫夫幾眼，歎了口氣說：“‘跨越行動’太重要了，我們不能讓隨時都有可能退役的人參加。”他從桌上拿起一張退役表格，馬上開始填寫。由於華盛頓方麵的財務差錯而使傑特魯德的補貼被裁，從而使阿西莫夫輕易退伍，這是他絞盡腦汁都沒能想到的，他簡直不能相信自己的好運氣。離軍艦開赴比基尼島僅有數天時，他接到了無條件退役的通知。同伴們尚未抵達試驗基地，他就已登上了返回加利福尼亞的飛機。
這是阿西莫夫唯一的一次飛行經曆。因為是上級命令，他無法違抗。6月5日，他回到紐約，結束了7個月的軍旅生涯。據他的日記記載，他已有101天或2418個小時未見到傑特魯德了。在紐約一下火車便見到她，是到那時為止他所經曆過的最幸福時刻。
由於阿西莫夫隨時都可以重返哥倫比亞大學繼續他的研究工作，1946年秋，他又回到了那裏。但在靜下心來搞研究之前，他和傑特魯德不得不花整個夏天的時間在紐約找了個合適的住處。當時，阿西莫夫對金錢尤為上心，雖然靠寫作賺了一小筆錢，也有學校的助學金，但他們還是沒有安全感，仍覺得不足。軍隊給了他一筆錢讓他重新開始學業，但錢數是按服役期限定的，他隻不過才服役半年多，當然得不到多少錢。
阿西莫夫一生之中都對錢患得患失，甚至在靠寫作賺了數百萬美元，生活得極為富裕後，他仍一如既往地為錢擔心。他的這種憂患意識源於童年時代的艱辛及家人的價值觀對他的影響。初到美國時是個窮光蛋，他害怕再過那種苦日子。這種根深蒂固的恐懼始終伴隨著他——這是出身貧賤的許多成功人士共有的恐懼。如果他認為價錢還能講下來，那麼，多花一分錢都讓他心疼不已。他幾乎不允許自己或傑特魯德稍稍揮霍一下，享受點小奢侈，讓日子過得好些。在年輕而又貧困的歲月中，他對物質奢侈品沒什麼興趣。
在退役後的6個月中，他與傑特魯德搬了好幾次家。1946年9月底，他返回了哥倫比亞繼續從事研究工作。那時，他們住在布魯克林的迪恩街，地方很小，僅比一間半的屋子稍大一些，房租為每月70美元，在阿西莫夫看來，貴得簡直有點離譜。
初回學院時，他工作起來比較吃力。在他離開的日子裏，課題研究有了大發展，為盡快趕上，他得看大量的新書與新資料。他喜歡這種挑戰並很快趕了上去，再次展示了自己的學得快的天才。多森教授又成了他的導師，兩人很快恢複了戰前那種愉快而又富有創造性的合作。
此時重返哥倫比亞的阿西莫夫，已不再是11年前那個初入校園時害羞、孤僻的男孩了，那個既自大又內向，呆頭呆腦，毫無靈氣的少年已消失得無影無蹤。重新於1946年9月邁入校門、又很快找回自信的阿西莫夫，已是個26歲的已婚博士研究生，去外地工作過，當過兵，還到過夏威夷。他的成熟使他與多森教授的關係更為融洽，與研究生班同學的關係也要比大學時代好得多。現在，他可以全身心地投入到了學業中，再也不用為了給店裏幫忙而乘地鐵匆忙往家趕了。
在多森教授指導下，阿西莫夫的博士研究進展順利。有許多次他遇到了困難，但都在導師的指點下又走出了迷津。多森是個責任心強、樂於助人的教授。他一邊從事自己的研究，一邊盡心盡力地幫助學生。他發現阿西莫夫是個天才的理論型化學家，但動手能力差，於是盡力幫助他，督促他沿著正確的方向發展。在他的影響下，阿西莫夫克服了種種弱點。
按照博士生課程安排，阿西莫夫還得主持研討會，偶爾也開辦些講座。多森與其他幾位教授參加了他的首次講座。阿西莫夫雖然緊張但仍表現得很出色。多森當時便意識到，艾薩克有種罕見而又可貴的天才，能將事物解釋得清清楚楚，並使聽眾獲得啟迪。正是這些早期的講座，使阿西莫夫真正產生了寫小說的同時，嚐試非小說類作品創作的念頭。
盡管搬家與重新適應學院生活令阿西莫夫忙得不亦樂乎，他並未忘記寫他的科幻小說。在寫博士論文的同時，他首次開始認真地創作一部長篇小說，這就是後來的《空中卵石》。
1948年5月，阿西莫夫獲得了博士學位。他為今後能被稱為艾薩克·阿西莫夫博士而欣喜不已，便約了多森教授及哥倫比亞的一群朋友前往酒吧。為了慶賀，他要了杯“曼哈頓”，感覺不錯，又要了第二杯、第三杯、第四杯，當喝到第五杯時，酒勁發作，很快便爛醉如泥。
多森教授與其他人費了很大的勁，才把阿西莫夫送回家。雖然，阿西莫夫本人對那天晚上發生的事一點都記不起來，傑特魯德卻清楚地記得。安頓好阿西莫夫後，她在廚房裏還聽到他在醉夢中的傻笑聲，不時地還含混不清地喊道：“阿西莫夫博士！阿西莫夫博士！”
得意之情與酒後的頭痛一塊逝去後，阿西莫夫回到了嚴峻的現實中。現在，他不得不離開學院謀職了。多森再次幫了他的忙。經他介紹，阿西莫夫得到了給哥倫比亞學院的愛德菲爾德教授當博士後研究助理的職位。盡管薪金微薄，但阿西莫夫還是接受了，並於1948年夏末開始了工作。但這個工作並沒能持續多久。第二年1月，愛德菲爾德教授得知他的下一年研究基金將被取消時，便通知阿西莫夫，1948—1949學年結束後，將聘不起他了。
然而，阿西莫夫運氣不錯。在1949年6月之前他必須再找一份工作，而在1949年初，一位意想不到的人物就為他提供了一個工作機會。波士頓醫學院的威廉·波依德教授已與阿西莫夫書信往來數年，兩人經常探討阿西莫夫的科幻小說。這時，他寫信來問阿西莫夫是否願意到他的係裏任助教。阿西莫夫一時拿不定主意。一方麵，他在哥倫比亞的助學金即將枯竭，另一方麵，他剛在紐約重新安定下來，不希望離開朋友們。是等待其他的機會還是抓住這個送上門來的晉職機遇呢？在與傑特魯德、家人及多森教授多方商量後，他接受了他們的勸說，決定去麵試。
1949年2月9日，阿西莫夫踏上了開往波士頓的列車。他想象著在那座陌生城市中的新生活。如果他喜歡那份工作，他將籍此與傑特魯德在那定居，開創自己的學術生涯。
麵試非常順利。第二天，在返回紐約的途中，他就已經在計劃未來了。傑特魯德讚成遷居。盡管對即將離開長期生活的城市感到有些茫然，但他知道，既然他在波士頓找到了工作，他就應該在那裏安家立業。