Pärast sõda sai ta Fermi tuumauuringute instituudi kolleegiks. Hiljem töötas ta Princetonis, New Jerseys, Brookhaven'i riiklikus laboratooriumis ja New Yorgi ülikoolis, kus ta sai professoriks 1962. aastal. Tema teadustöö hõlmas kõrge energia füüsikat, astrofüüsikat ja kosmoloogiat. 1966. aastal lahutas ta Marshallist ja abiellus Nobeli preemia laureaadiga Willard Libbyga. Ta sai Colorado ülikooli professoriks ja RAND Corporation'i personali liikmeks. Hiljem hakkas ta huvi tundma ökoloogiliste ja keskkonnaküsimuste vastu ning ta mõtles välja meetodi, kuidas kasutada isotoopide suhteid puude rõngastesse, et uurida kliimamuutusi. Ta oli tugeva toitainete kiiritamise pooldaja kui kahjulike bakterite tapmise vahend. Küsimus: kellega ta pärast 1966 enam ei abiellunud?
Marshall