費米教授不僅僅是在講故事，更重要的是在闡述真理。費米認為，愛因斯坦的話並不是或不全是謙虛之詞。幼稚、無知的孩子，由於他們沒有成見的束縛，沒有怕人恥笑的後顧之憂，所以常能從新的角度，提出一些根本性的問題。聽了費米先生所講的故事及評論，李政道深受感動。他清楚地知道，這是費米先生對年輕人的鼓勵和期望。人們可能都知道皇帝的新裝這則故事，由於大人們都有很多顧慮，因而都說違心話，而小孩卻說出了事實的本質：“皇帝什麼也沒穿！”
費米教授還經常要求學生對他的學術觀點質疑，以便經過討論修正他的學術觀點。
李政道從費米先生的一言一行中不僅學到了許多物理思想、知識和科學方法，而且深深體會到費米先生的那種偉大的科學家的寬闊胸懷和高尚品質。費米先生還經常要求學生自己動手去做自己想做的實驗，並從中提出問題。費米先生總是告訴學生，能提出一個好問題，實際上相當於完成了一個課題。費米先生的教導，使李政道受益匪淺。
李政道逐漸明白了教與學的關係，認為“學問”二字就是要學要問，學就是對傳統學說的繼承和肯定，問就是對傳統學說的質疑和否定。
李政道認為，自古以來，學問就是在肯定正確的與否定不正確的過程中發展起來的。
李政道很讚賞中國兩千多年前偉大詩人屈原所寫的《天問》。在《天問》中作者一口氣提出了一係列的問題，涉及麵很廣。而這些問題都成了後來的科學家、哲學家們思考和研究的課題。
3．初露奇才，博士論文名列第一
費米先生名不虛傳，教育引導學生有自己獨特的一套方法，這一套方法不僅深受學生的歡迎，而且對學生的教育引導行之有效。
李政道通過學習和與費米先生長期相處，深刻地了解到：長期以來，費米先生在物理學的各個不同領域——從純理論物理到純實驗物理，從三體問題的最佳坐標到深奧的廣義相對論，都有著廣泛的興趣。作為一名物理大師，費米先生不僅涉獵了各個領域，而且始終做著詳盡的筆記，多少年如一日堅持不懈。由於興趣廣泛，深入鑽研，持之以恒，根基紮實，所以費米先生觸類旁通，創造性思想的火花經常迸發出來。費米首創用慢中子做實驗，首次成功領導實驗核裂變鏈式反應，在原子彈爆炸時站起來用碎紙片受衝擊波拋撒的距離測量爆炸量。
李政道領悟到，物理就像萬丈高樓要從平地起一樣，要想有所創造和發現，就應該愛好廣泛，博大精深；要想善於高度概括和綜合，就必須重視基礎，尊重事實，從最簡單處做起。時間過得真快。在不知不覺間，一年的學習生活很快就過去了。
李政道經過努力，不僅適應了當地的氣候和水土，英語口語水平也提高了很多，特別是自信心大大增強。經過一年的生活，他發現，美國和中國，不僅在文化價值觀念上差異較大，就是在飲食方麵，差異也不小。美國人大都喜歡吃冷食，早餐很簡單，一杯橘子汁或咖啡，幾片鹹肉和雞蛋薄煎餅。午餐則是油菜、卷心菜、色拉和烘蠶豆，有時吃些夾香腸的小果子麵包、濃牛奶和冰淇淋的混合飲料。當然，晚餐一般來講比較豐盛，有烤牛排、酸奶脂、拌細蔥的馬鈴薯、生蔬菜、色拉、冰淇淋等。
李政道的幾年研究生生活是收獲頗豐的。在費米的嚴格要求下，他打下了很好的基礎。費米先生對研究生的要求是：不要急於定下是搞理論還是搞實驗，即使做論文分了專業，也不要以論文來定終身；寫論文做些什麼工作，並不是說一生就隻能做這個工作了。
1948年，李政道和楊振寧、羅森布魯斯三人合寫的論文出版。這是一篇關於粒子物理方麵的文章，論證了一個弱相互作用的區域的存在。這是李政道最初涉及弱相互作用這一研究領域。
李政道還隨費米先生做了天體物理方麵的研究工作，以後又搞了流體力學、統計力學、粒子物理、場論等。
李政道這種學習和研究方法深得費米先生的讚同——即研究人員應該充分拓寬自己的視野，涉獵最廣泛的區域，隻有這樣才能左右逢源，觸類旁通。
李政道不僅對物理理論學習很努力，而且對物理實驗也不放鬆。他從小喜歡讀書，這是一個好習慣。當他讀書讀累了，就放下書去做實驗；實驗做累了的時候，又去讀書。