邓稼先从广州乘火车北上，从南到北，行程几千里。他大部分时间是靠在车窗前，两眼凝视向后飞过的田野。战争所带来的断壁残垣这时并未完全修复，旧中国破烂贫穷的景象也不时映入他的眼帘。到河边挑水的挽着裤腿的中国南方妇女，衣裳上面的补丁看得清清楚楚。忽然他看见了一位老农妇，面冲着自己，那几十年社会底层生活的劳苦和血泪在她脸上刻下的皱纹尽管没有退去，但她竟是那样地怡然自得、那样开心。邓稼先忽然感觉到，这不就是“心花怒放”么。“心花怒放”，过去这只是他脑子里的一个平常的形容词，现在却是对眼前所见情景的突然领悟。他的眼眶湿润了，麦场从眼前向后退去，火车慢慢拐入黄色的土山坡中。在视线被挡住的时候，他陷入了短暂的沉思。他顿然明白了：搬掉三座大山的新中国人民所迸发出来的热情是一种伟力，他感觉到自己内心被一种说不出来的力量所鼓舞。
邓稼先终于又回到北平来了。这时的北平已改称北京，它是中华人民共和国的首都。北京的变化很明显。往日横行霸道的洋人、兵痞、旧警察、恶叫花子、妓女都不见了。市面上清洁整齐，秩序井然。人们喜气洋洋、各得其所。这一切变化，集中反映在当时最流行的《歌唱祖国》的一句歌词中：“歌唱我们亲爱的祖国，从今走向繁荣富强。”
邓稼先慢慢地从所见所闻中了解到，这一切变化来得这样迅速，尤其是人们的爱国热情如此高涨，正是社会发生了深刻变革的结果。他理解到，人们爱国热情的高涨绝非偶然。它植根于一个几千年来绵延不绝的泱泱大国的自尊自豪之中，它更植根于近百年来饱受欺凌而渴求富强的民族的内心深处。
有一小段时间，因为工作尚未确定下来，邓稼先就东走走西看看，与旧日的同学和朋友交谈，过着一种类似记者的生活。他听到看到许多自己在美国根本不知道的事情：农民在土地改革运动中用一堆堆大火烧毁了租约、地契、高利贷的借据和卖儿卖女的文书，扫尽了地主恶霸的威风。听说这样的事情，他又想起了在火车上见到的那位农村的老年妇女。这时他懂得更具体、更透彻了。他听到工人已组织起来，有了自己的工会，再也不受资本家的气了。私营工厂的大事，资本家要找工人代表商量。他听说镇压了南霸天、北霸天，大长了老百姓的志气。他又听说那时候穷乡僻壤的老百姓，有了当家做主选代表的权利，因为不识字，只好将豆子放在候选人背后的碗里，表示投赞成票，他觉得非常新奇。
人们充满了希望和理想，邓稼先早就能够料到，但革命后全国人民所迸发出的政治热情有如此伟力，则是他在回国后才体会到的。他这次回来，见到了父亲和母亲，大姐和三姐，而小弟弟邓槜先却在前一年参加了南下工作组，被强大的革命洪流卷到了湖北，去从事新解放区的开辟工作，这是他唯一没有立即见到的家里人。
时隔不久，邓稼先被安排到中国科学院近代物理研究所工作。近代物理所在1958年改称原子能研究所。这个研究所先是设在东皇城根，1953年以后搬到了北京西郊的中关村。从1950年10月到中科院，他大约在这里工作了8年。这8年，是邓稼先进入成年以后最平稳的8年，也是他享受轻松的幸福生活时期。他的儿童时期也很幸福，但毕竟挑着一副过重的担子而难免有时喘不过气来，单单只有中科院这一段生活是他已经成熟的个性任意驰骋的时期。如果说1958年后参加原子弹研制并取得开拓性成就的幸福是充实和慰藉的话，那么这一段的幸福就是甜蜜和欢快。如果说那一段是他在事业上的腾飞和永不停顿的冲刺，这一段就是腾飞前在跑道上的滑行。
邓稼先初到近代物理研究所时担任助理研究员，1952年升为副研究员，在彭桓武教授领导下从事原子核理论研究。彭教授早年留学英国，曾随着名物理学家玻恩一起工作，先后获得哲学博士和科学博士两个学位。1945年，他与玻恩共同获得英国爱丁堡皇家学会的麦克杜加耳——布列兹班奖。并于1948年被选为皇家爱尔兰科学院院士。他是一位在物理学方面有很深造诣的科学家。
在20世纪40-50年代，新中国又刚刚诞生不久，原子核物理在我国还是一块空白。就在这一块空白地上，邓稼先在彭桓武教授的领导下与一批青年伙伴辛勤地耕耘。他单独或分别与于敏、何祚庥、徐建铭等合作，在1951年到1958年的《物理学报》上相继发表了《关于氢二核之光致蜕变》《β中微子角关联、β-r角关联和β能谱因子》《辐射损伤对加速器中自由振动的影响》《轻原子核的变形》等论文，为我国原子核理论研究做了开拓性的工作。
1953年，在邓稼先已经29周岁的时候和许鹿希女士结婚。许鹿希是五四运动中着名学生领袖许德珩教授的长女，比邓稼先小4岁，她毕业于北京医学院，专长神经解剖学。早在解放前邓稼先在北大任助教的时候，就给当时在北京大学医学院读书的许鹿希上过物理课。除了师生关系以外，邓稼先的父亲邓以蜇教授和许鹿希的父亲许德珩教授又是相识几十年的老朋友，两家是世交。一切都很自然地发展下去了。他们的主婚人是中国科学院副院长吴有训教授。
结婚后，邓稼先的家庭生活非常安定幸福。从1954年到1955年，邓稼先夫妇住在中关村的科学院宿舍，许鹿希当时在北京医学院上班。她每天乘坐的31路公共汽车间隔40分钟才有一辆，乘客稀少。离校门最近的车站皇亭子，从这里到学校还有大约两站空旷无人的野地。到了晚上，邓稼先大半是骑着车子到汽车站来接她，有时两人也一块漫步在无人的小马路上。
到了1954年10月，他们有了一个女儿。1956年11月，又有了一个男孩。两个小宝宝的先后到来，给这一对搞科研的夫妇，增添了另一种欢乐。一个热闹而有趣的小家庭出现了。他们两人的工资总收入不低，生活蛮不错。星期天就带着孩子们轮流到两家老人那里去玩，到了老人那里，隔代亲的吸引力一下子就把孩子们变成了爷爷奶奶的私产，而这一对年轻夫妇因为自己向年迈的双亲奉献了欢乐，同时也就享受着从老人那里折射回来的幸福。孩子们在尽情地疯玩一天之后，还要带着各式各样好吃的东西回家来。
家庭里平时的生活是乐融融的，稼先每天下班回来，进门的第一件事，便是要逗孩子玩耍。当女儿刚会叫一声“爸”的时候，他总要用双手按住这个不满周岁的孩子，要她再叫一声，再叫一声。到后来，孩子们会说的话增多了，他的要求也随之提高。他不仅要他们重复地叫“爸爸”，还要叫“好爸爸”、“非常好爸爸”、“十分好爸爸”，这样变化着，直到找不出形容词才止住。这是他自己的孩子脾气在当爸爸时的表现方式。他和自己的孩子玩起来的时候，似乎只有年龄上的差别，其他一切中国辈分间的伦常几乎连一点痕迹都没有了。儿子平平六七岁的时候常在天完全黑下来时出去抓蛐蛐、逮青蛙，邓稼先不断向儿子介绍着经验。每逢年节，父子两人就站在晒台上放“二踢脚”（一种双响爆竹），比赛看谁甩得远，甩得高，甩得准。那时候他们住在北京西郊很普通的一栋楼房里。房子的周围，一片空旷，可以在四层楼上望到10公里外新街口的豁口。他们爷俩放的鞭炮在天空中炸响，没有被高墙遮挡所产生的发闷的声音，因此清脆嘹亮，响彻云霄。这使他们心神非常畅快，往往到很晚还不肯收手。妻子许鹿希起初对孩子们的疯玩，尤其是平平弄得满身泥土回来，自然要随口说上几句。但是，邓稼先总是说：“孩子嘛，不要管得太死，我小时候也是这样的。”妻子笑了，心里想：“还说你小时候，当了孩子爸爸的时候不也是这样吗？”
晚上在家里，也有一种很别致的生活情趣。他喜欢在妻子面前吹嘘自己的英文好，知道的词汇多。他不是在昆明时就背过牛津字典吗，他背的字典可多了，何况以后又在美国学了两年。他要妻子考他，就像用铁锤敲打火石一样，想用这撞击出的火花在妻子面前过一过骄傲的瘾。许鹿希也来了精神，问他河马怎么说，他立刻答出来了，又问斑马怎样说，他又随口答出来了。妻子觉得难不住他，忽然想到了“麻醉”，真奇怪，他连这样的词都会。妻子觉得他不简单，开始真的动起脑筋来，就像跑到深山老林里去寻找奇花异草一样，另一条思路被打开了，她要找生僻的医学名词作为奇兵。她歪着脑袋眼睛下视墙角，突然问道：“视网膜怎么说？”“视网膜？”稼先一愣，随即哈哈大笑起来。他用笑声表示了自己的失败。
新中国的50年代是历史上的黄金时期。由于中华民族是一个在近代蒙受过百年巨大耻辱的民族，开国后迸发出来的工作热情其实是从这个民族的每一个普通人的心灵深处自然流溢出来的自豪感。劳动人民翻身之后当家做主的满足感和对共产党的感恩之情成为巨大的政治推动力。
组织观念在人们心中一天天自然地强化着，这是人们对中国共产党的信任和拥戴，也是对社会主义、共产主义理想的追求。邓稼先有着自己倾向革命和投身民主运动的斗争历史，他早在昆明时就已经是一个爱国民主运动的积极参加者了。在新中国的政治氛围很浓厚的环境里，在党的教育下，他一定会找到自己必然的归宿。1956年4月，经原子能所同事李寿柟和岳起同志介绍，邓稼先光荣地加入了中国共产党，成为一名工人阶级的先进分子。
在1956年4月22日的《人民日报》第一版上，刊登了一条消息，标题为《一批科学工作者加入中国共产党》。据新华社21日讯，中国科学院机关委员会今天在北京举行大会，接收了北京区各研究单位的35名研究人员和工作人员入党。在这批新党员中，有物理研究所副研究员邓稼先。妻子许鹿希在1950年上大学期间已加入了共产党。这样，他们夫妻间又多了一层同志关系。
在入党前两年的1954年，他就被挑选去兼任中国科学院数理化学部的副学术秘书，协助学术秘书钱三强教授和吴有训副院长工作。虽然主要工作限于学术方面，但是毕竟要和各种脾气不同的科学家打交道。这样就超出了学术的范围而进入了人际关系领域，这使他从中得到了政治和联系群众方面的锻炼，无形中为他以后做科研组织领导工作准备了条件。