1973年7月17日，毛主席在中南海会见杨振宁，见到杨振宁后，毛主席非常热情，连忙抓住杨振宁的手。两人的谈话持续了很长时间，谈话结束后，杨振宁扶着毛主席从沙发上站了起来。在告别时，毛主席突然感慨万千对杨振宁说：“非常感谢你，作为一名科学家希望你的成果能够帮助全世界全人类。”毛主席说完这句话后，杨振宁忍不住流下了眼泪。后来，杨振宁诚实的承认，毛主席的话影响了他的一生。
1971年的一天，杨振宁在美国报纸上看到政府公告，将中国从美国公民不可访问的国家名单中取消了。他激动不已，立刻给父亲写信，表明自己决定回中国探亲。
1971年7月19日，杨振宁怀着万分激动的心情踏上了巴黎到上海的飞机，由此成为了美籍知名华人学者中访问新中国的第一人。这也是杨振宁自1945年赴美留学以来，26年第一次回到祖国。
物理学家杨振宁
8月4日，周总理接见了杨振宁，在杨振宁的记忆中，第一次和周总理谈话，一共聊了五个钟头，周总理问了很多问题，比如美国的大学是怎么样组织的，美国的大学办学的方针是什么，大学里头有没有种族的问题等，杨振宁如实回答。
周总理和杨振宁
1971年杨振宁的来华访问，可谓一次“破冰之旅”。此后，他凭借自己的学术影响力，利用各种机会介绍新中国，他的回国，实际上是打开了大门，很多几十年没有回到家的科学家都回来探亲、访问。
1972年7月2日，周恩来总理亲切会见了第二次来访新中国的杨振宁。后来，他又和杜聿明一家接受周恩来的接见和宴请。1973年7月, 杨振宁在第四次来华访问，也就是在这次访问中，他向周总理提出了一个大胆的请求，他想拜会一下毛泽东主席。
实际上，自从杨振宁第一次回国探亲就想和毛主席说说话，但一直没有说出口，如今他不想留有遗憾，他也深知自己的身份，受到国家领导人的接见是不容易的。但是他没有想到，毛主席同意了和他的见面。
毛主席和杨振宁
1973年夏天的一个下午，毛主席在中南海游泳池接见了杨振宁。见到杨振宁后，毛主席十分热情，连忙握住了杨振宁的手。毛主席酷爱读书，就算是物理方面的书籍，毛主席也略懂一二，在和杨振宁的聊天的过程中，还问起了杨振宁宇称守恒定律。对于这个问题，毛主席的看法是宇称可以是守恒的，也可以说是不守恒的。
1973年7月17日，毛主席在中南海会见物理学家杨振宁
1973年7月17日，毛主席在中南海会见物理学家杨振宁
两个人的谈话持续了很长的时间，结束谈话后，杨振宁将毛主席从沙发上扶了起来，之后毛主席说：“我们有时间再相聚。”在门口道别之时，毛主席突然有感而发，对杨振宁说：“很感谢你这位科学家，希望你的成果对全世界全人类都有贡献。”
毛主席说完这句话，杨振宁眼泪便不禁涌动着，后来杨振宁坦言，毛主席当年的这句话影响了他的一生。临走的时候，杨振宁也发现毛主席步履蹒跚，心里也明白毛主席的身体不太好，他心里一阵的心酸，感动地说道：“谢谢主席，感谢您今天和我讨论物理，我也要祝毛主席万寿无疆。”
对毛主席的印象，日后杨振宁回忆说，主席给我的印象，则是一位喜欢从大处远处着想的人，这在我没有见到他以前从他的选集和诗词中已经很有体会了。比如1963年1月他写了一首题为《和郭沫若同志》的词，里面有这样的词句：一万年太久，只争朝夕。
1973年7月17日，毛主席在中南海会见杨振宁，左边两人分别是周总理和周培源。
1973年7月27日，杨振宁接受了香港一则报纸的记者访谈，杨振宁说了诸多当时谈话的细节，他说除了周总理，还有周培源先生也陪同自己面见了毛主席。周培源是中国科学技术协会副主席，周总理还曾嘱咐他说，把北大理科办好。
杨振宁表示，刚开始主席说到中国历史上的科学成就和科学思想，引用了许多典故成语，这些我都不熟悉，因而一时听不清楚，因为毛主席说话有很重的湖南口音，本来是周培源在毛主席的右边坐着，周总理发现了问题，便和周培源换了座位，周总理当起了翻译。
从这个细节也说明，周总理不仅时刻在关注毛主席的身体，也在关注谈话的细节，杨振宁当时非常感动，看到毛主席他老人家的样子，眼泪好几次都快要落下来。他表示，这一方面是主席对科学工作者的重视，另一方面是主席对海外中国人的关切。
物理学家杨振宁
访问新中国是激动人心的，杨振宁感到了一种前所未有的激情，他为祖国20年多来巨大的变化感到由衷的高兴，当时，国内很多媒体都报道了毛主席接见杨振宁的新闻，在世界上都引起了反响。
物理学家杨振宁
从那以后，杨振宁就回到了祖国，继续自己的科研事业，但是他没有想到，虽然后来也回过国内几次，可是再也没有见到过毛主席了。
在1976年之前，杨振宁曾回到国内，提出想再见见毛主席，和毛主席交流交流，但得到的消息是：毛主席正处于养病的关键时刻，不适合见客。
后来杨振宁见到了叶剑英元帅和邓小平等人，叶剑英向杨振宁证实，毛主席的身体状况确实不太好，需要静养。杨振宁心里很遗憾，但还是让叶剑英代他向毛主席问好，希望毛主席早日康复。但是他万万没有想到，在他回到美国几个月后，从电视上突然得知，毛主席逝世了，永远地离开了他的祖国和人民。
伟大的领袖和导师毛泽东主席追悼大会
杨振宁对毛主席向来是崇敬的，毛主席逝世后，美国华侨也在当地为毛主席举办了追悼会，杨振宁作为华侨代表，进行了发言，他说：在艰难的道路上，带路的是毛主席，在巨大的牺牲中，带路的是毛主席，在取得辉煌的成果的每一个过程中，带路的是毛主席，在半个世纪的时间里，毛主席就是中国的明灯，是中国的舵手，他是人类历史上的一位巨人！杨振宁的演讲，可谓振奋人心，说完最后“他是人类历史上的一位巨人”12个字，全场沸腾。在这样悲恸的日子，海外华侨都化悲痛为力量，继续为了祖国未来，深造学习，都希望有一天回到祖国的怀抱。
1977年2月27日，杨振宁在美国以“全美华人协会”负责人的身份与他人共同发起成立《全美华人促进美中邦交正常化委员会》，此后，杨振宁一直在为中美关系正常化而奔走，作为一名科学家，杨振宁有理由为祖国尽一份力。
1978年底，美国正式宣布在1979年元旦和中华人民共和国建立正常关系。
