新中國成立后，中美關系緊張。到1971年，楊振寧已經26年沒有回國探親。一天，美國報紙刊登了一則公告，稱美國公民可以訪問中國了。

看到這個消息，楊振寧第一時間給國內的父親楊武之寫信，表達自己想回國探親的愿望。可是，中美兩國還沒有建交，楊振寧無法獲得中國簽證。

楊武之向上級匯報，最后得到周恩來總理的指示：請楊振寧到加拿大，或者法國的大使館辦理來中國的簽證。

1971年7月19日，楊振寧乘坐巴黎到上海的飛機，飛向闊別二十多年的祖國。他也成為美籍華人知名學者訪問新中國第一人。

楊振寧此行回國受到周總理的重視。其實早在1957年，楊振寧和李政道獲得諾貝爾文學獎的時候，周總理就派代表到瑞典進行祝賀，臨行前還囑咐由其岳父杜聿明寫賀詞。

杜聿明兵敗后，夫人曹秀清被蔣介石作為“人質”帶到臺灣。曹秀清在臺灣過得非常艱苦，子女上學都成問題。

楊振寧獲得諾貝爾獎后，曹秀清提出要去美國看女兒女婿。蔣介石和宋美齡親自為曹秀清送行，并邀請楊振寧到臺灣來“為黨國效力”。

曹秀清到美國后，借道日內瓦飛往北京，和杜聿明團聚。當時，楊振寧還無法回國。

1971年，楊振寧終于可以獲準回到故土。8月4日，周總理宴請楊振寧及家人，他們一共聊了五個小時。總理問美國大學的辦學方針是怎樣的，有沒有種族問題——他們還談了社會問題、國際動態、家庭生活等等。

楊振寧和自己的老同學、好朋友鄧稼先見面，并得到證實：中國的原子彈研制沒有美籍物理學家參與。

這讓楊振寧非常振奮。

返回美國后，楊振寧將此行的收獲和感想，在當時任教的紐約州立大學石溪分校進行分享。

1972年7月2日，周總理又一次會見回國的楊振寧。楊振寧對新中國的科學發展提出建議，他說要重視基礎教學和理論的研究。

周總理會后指示中國科協副主席周培源，要辦好北京大學的理科。

1973年7月，楊振寧再次回國。他提出要拜會毛主席，很快就得到回復。

7月17日，在中南海書房，毛主席親切會見楊振寧。在一個半小時的時間里，一位科學巨擘，一位開天辟地的政治家，他們從哲學，聊到物理學，還探討做研究的方法。

毛主席說自己年輕的時候，也想在科學上有所貢獻，但后來沒有做到。他看到楊振寧做出的成績，感到非常高興。

分別時，毛主席和楊振寧拉著手合影留念。

此次會見后，得到毛主席的允許，楊振寧和夫人一起來到毛主席故居參觀。他對紀念館的照明提出建議，燈不是越亮越好，房間大小和光照強度是有規律的。末了，他將光照建議寫下來給工作人員。

楊振寧回國訪問，帶動李政道、陳省身、牛滿江等百位美籍華人科學家陸續回國訪問。他們打開中國和西方科學交流的大門。