楊振寧是當今世界上傑出的物理學家，在物理學的很多領域取得了輝煌的成就，其中被學術界公認的最突出的三項成就是：楊-米爾斯規範場理論、弱相互作用下宇稱不守恆、楊-巴克斯特方程。這三項成就都是諾貝爾獎級別的。
使楊振寧拿到諾貝爾獎的成就是弱相互作用下宇稱不守恆。1956年楊振寧和李政道發表了宇稱不守恆的思想，對原本認為天經地義的宇稱守恆提出大膽的質疑。1957年實驗證實了宇稱不守恆，當年楊振寧和李政道就獲得了諾貝爾獎。從發表論文到獲獎前後不到一年的時間，這個獲獎速度在諾貝爾獎100多年的歷史中是空前絕後的，足以見得這一發現的重要。
宇稱不守恆還不是楊振寧最重要的學術貢獻，楊-米爾斯規範場理論才是他的最重要學術貢獻。1954年楊振寧和助手米爾斯在《物理評論》上發表了兩篇關於同位旋守恆與規範不變性的論文，將規範不變性推廣到同位旋中。這一成果的完成可謂是完成了楊振寧一直以來的心願，在芝加哥大學讀研究生時，楊振寧看到麥克斯韋方程組時就想把規範不變性推廣出去。楊振寧和米爾斯在局域變換中引入了非阿貝爾規範場才使得非阿貝爾規範場理論得以完成，給出的方程非常簡潔、優美。
非阿貝爾規範場理論發表後，由於無法解釋規範粒子的靜止質量為零等問題，理論發表後的幾年裡並沒有引起太多的重視。60年代裡，希格斯在研究中發現楊-米爾斯規範粒子可以在對稱性自發破缺中獲得質量，粒子的質量問題得到了解決。60年代裡，人類對弱相互作用的研究越來越深入，迫切需要構建一個弱相互作用的理論。溫伯格、格拉肖、薩拉姆用楊-米爾斯非阿貝爾規範場理論為框架，建立起關於弱相互作用的模型。這個模型中重現了量子電動力學，並且弱相互作用和電磁相互作用也統一到了一起。這個理論就是弱電統一理論，該理論預言的三種粒子在之後被發現，並且和理論預言有著驚人的一致。弱電統一理論被公認為是戰後最重要的物理理論之一，為該理論的建立作出傑出貢獻的三位理論物理學家溫伯格、格拉肖、薩拉姆獲得了1979年的諾貝爾物理學獎，兩位實驗物理學家盧比亞和範德米爾獲得了1984年的諾貝爾物理學獎。
之後的進一步研究發現，量子色動力學描述的強相互作用也符合楊-米爾斯規範場數學結構。這樣自然界中的四種相互作用有三種納入到楊振寧和米爾斯給出的模型中，有科學家已經認為萬有引力也可以納入到規範場理論中，從而實現物理學家的大統一夢想。
楊振寧和米爾斯給出的規範場理論是如此的偉大和優美，從科學史上講，這一理論完全可以媲美牛頓的萬有引力理論、麥克斯韋的電磁理論、愛因斯坦的廣義相對論。許多物理學家及學術團體都對此給予了極高的評價。1994年楊振寧獲得了鮑爾獎，授獎詞中稱讚他的規範場理論模型排在了牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的工作之列，並必將對未來幾代產生類似的影響。值得注意的是，希格斯預言的希格斯粒子直到2013年才被發現。希格斯粒子的發現是規範場理論巨大成功的標誌之一，如果是在楊振寧獲鮑爾獎之前發現了希格斯粒子，授獎詞應該會更華麗。
這樣就不可避免地出現一個話題：楊振寧會不會因楊-米爾斯理論再次獲得諾貝爾獎？這是一個值得討論的問題。最早的正式討論時在1982年楊振寧的60週歲生日時，楊振寧的導師、美國的氫彈之父泰勒就提議楊振寧應該憑他的那篇將規範不變性推廣到同位旋及不可對易變數的論文再次獲得諾貝爾獎。到了1987年7月楊振寧與《明報月刊》記者歐陽斌對話時曾說過：“過去一段時間，我已曾因對規範場論的貢獻而不止一次獲提名，將來因此而獲獎（諾貝爾獎）是可能的。”
可是從能夠查閱到的最早的正式討論到現在已經將近40年，這些年裡楊振寧並沒有再次獲得諾貝爾獎。至於為什麼沒有再次獲獎，說法很多。有人說是因為楊振寧已經得過一次諾貝爾獎，諾貝爾獎不會在同一領域兩次授予同一位科學家；有人說是因為楊振寧的合作者米爾斯已去世，諾貝爾獎不會頒發給去世的人……
那些說楊振寧不能再次獲諾貝爾獎的說法很多明顯不符合事實，只是在為楊振寧沒有再次拿到諾貝爾獎找理由。諾貝爾獎史上有兩次獲諾貝爾物理學獎的巴丁，也有兩次獲諾貝爾化學獎的桑格，也有跨領域兩次獲獎的居里夫人和鮑林。不存在得了一次諾貝爾獎就不會得第二次諾貝爾獎的說法。米爾斯的去世也不會影響楊振寧再次獲得諾貝爾獎，為LIGO發現引力波作出傑出貢獻的德瑞福於2017年3月去世，這並沒有影響其他科學家因發現引力波獲2017年諾貝爾物理學獎。
也有人給出理由說愛因斯坦沒有第二次拿諾貝爾獎，楊振寧不拿第二次諾貝爾獎也是正常的。愛因斯坦的偉大是超過楊振寧的，他卻只憑光電效應方程拿到一次諾貝爾獎，相對論並沒有獲獎。
其實愛因斯坦沒有因相對論獲獎和楊振寧沒有因規範場論獲獎是有不同的。愛因斯坦的相對論太過超前，嚴重反常識，在發表後的很長一段時間裡科學界一直有人對其表示懷疑。諾貝爾獎一向是比較謹慎的，很可能是因為存在質疑而沒有為相對論授獎。相對論又非常的偉大，不授諾貝爾獎又說不過去，有很多傑出的科學家已經提名愛因斯坦獲獎了。諾貝爾獎方面最後找了一個折中的辦法，將1921年的諾貝爾物理學獎授予了愛因斯坦，獲獎理由是“因為他對理論物理的貢獻，特別是對光電效應定律的發現（for his services to Theoretical Physics， and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect。）”。這個授獎詞的前半部分比較模糊，愛因斯坦在理論物理方面的最大貢獻是相對論，這樣的授獎詞到底有沒有包含相對論？當愛因斯坦領獎時畫風又變了，愛因斯坦主要談論的是相對論，畢竟受眾更關心他的相對論。因此你完全可以說愛因斯坦已經憑相對論獲得諾貝爾獎了。反觀楊振寧，1957年獲諾貝爾物理獎時他的規範場論還沒有發揮威力，楊振寧完全可以憑藉規範場論再次獲得諾貝爾獎。
如果有一天楊振寧再次獲得了諾貝爾獎，之前關於他為什麼沒有再次得獎的猜測就會不攻自破，而這一天是完全可以期待的。諾貝爾獎對獲獎的年齡沒有要求，也沒有對等待時間有要求。諾貝爾獎史上有97歲才獲獎的goodenough；也有1911年發表論文到了1966年才因發現腫瘤誘導病毒而獲獎的勞斯。楊振寧打破他們的記錄也不是不允許。如果楊振寧真的能夠再次獲獎，諾貝爾獎史上將有他的兩項記錄：一個是最快獲獎記錄，一個是最慢獲獎記錄。