大学毕业后,多数同学分到了冶金系统的研究所或企业,陈志武则选择了继续读书。他说:“做学问是我的最爱,我几乎从来没有真正想过,除了做学术研究以外,还会去做其他的职业。”在国防科大,他结识了一群志同道合的朋友,包括如今在国内社科领域相当有影响的崔之元。1987年,他们就合作翻译了肯尼思·阿罗(Kenneth JArrow)的《社会选择与个人价值》(Social Choice individual Values)。“崔之元是北京人,对社会科学非常热衷。我跟崔之元交上朋友的一个主要原因,就是我的英语特别好。通过和他接触,看一些书,特别是后来接触到了弗里德曼(Milton Friedman)的《自由选择》(Free to Choice)、哈耶克(Friedrich August Von Hayek)的《通往奴役之路》(The Road to Serfdom),我慢慢地对以数理的方法研究经济和政治问题产生了兴趣。大概是1985年秋季,我基本上作了一个决定,就是放弃学工程。”
“我在美国的第一年,印象最深的就是发现雪碧怎么这么好喝。那一年,我不知道喝了多少雪碧。从那以后,我基本上不碰雪碧了。”陈志武还发现,美国大学跟国内的不一样:“国内大学只要期末考好了就行,而美国大学平时布置的作业都要算期末成绩的。快到第一学期期末时我才发现这一点。耶鲁每个学期有13个周,我到第8周都没做任何作业,老师给我每份作业都打Later,这对我第一年的成绩影响很大。不过,第二年我就把这个问题纠正过来了。”1990年,陈志武顺利获得耶鲁大学金融经济学博士学位,进入威斯康星大学任助理教授。1995年,他获聘为俄亥俄州立大学副教授,1996年担任终身教授。在俄亥俄州立大学的4年中,他的研究成果越来越多地发表在《美国经济评论》(American Economic Review)、《经济理论》(Journal of Economic Theory)与《金融经济学》(Journal of Financial Economics)等主流学报上,内容涉及资产定价、共同基金、动态股价模型、股票投资盈利战略等领域。1994年,他的论文《人口老龄化和资本市场》获得了默顿·米勒(Merton Miller)研究奖(以1990年诺贝尔经济学奖获得者默顿·米勒命名),《日本基于产出为基础的资产定价》获得了芝加哥期权交易所研究奖。他成为金融资产定价领域最富创造力和最活跃的学者之一,在美国、欧洲、日本,以及中国香港地区等地的金融经济学圈子里,知道陈志武的人越来越多。1999年,他被请回耶鲁担任终身教职。