1945年,张培刚完成博士论文《农业与工业化》(Agriculture Industrialization),获得哈佛大学经济学博士学位。该论文是世界范围内第一步以农业国的工业化问题为主题的专著,印在农业国工业化问题上提出许多独到而精辟合理的观点,奠定了发展中国家经济发展的理论基础。该论文后来在哈佛大学获得1946-1947年度大卫•威尔士(David A.Well’ Price in Economics),这是哈佛大学经济学年度最佳博士论文。该被经济学家尊称为小诺贝尔。与张培刚同样获得该的,有后来被称为新古典经济学旗人的著名经济学家萨缪尔森。该论文后被收入《哈济丛书》第85卷,于1949年有哈佛大学出版社出版,1969年再版,1951年被翻译成西班牙文在墨西哥出版,被世界很多著名大学的经济学专业列为指定参考书。
大学林毅夫在缅怀张培刚先生的文章中写道:“张培刚是我在大学读书的时候就耳熟能详的一个名字。我在大学读的是发展经济学、农业经济学。1984年开始做我的论文研究的时候,我的指导老师舒尔茨(Theodore W.Schultz)教授棒我开出的一系列必填读的当中,就有一本是由中国人写的著作,那就是张培刚老师所写的《农业与工业化》这本巨著。当时,作为一个在美国读书的中国学生,从文献当中能看到中国人写的著作非常少,而张培刚老师的书就像是一颗明珠,让我非常受鼓舞。书中有很真知灼见,让我内心感到非常折服,而那本书竟然是在1946年就写完,1947年就发表的。”
1946年,张培刚从哈佛大学毕业时,经济系主任张伯伦曾邀请他在哈佛任教,但一心想把理论付诸实践的张培刚毅然决定回国,应武汉大学邀请担任武大经济系主任。1948年1月,为了更多地了解和搜集有关东南亚国家的经济情况和资料,继续研究农业国工业化问题,张培刚征得周鲠生校长的同意,应聘担任联合国亚洲及远东经济委员会顾问兼研究员。在一年时间里,他先后赴菲律宾、印度、参加了数次国际会议,撰写了粮食供销、农业生产、土地利用等方面的专题论文和报告。1949年2月,张培刚优越的待遇,从曼谷再次回到武汉大学任教。新中国成立之后,张培刚先生兼任武汉大学校总务长、武汉市人民委员。1952年年底,调至正在组建的华中工学院、任建院筹备委员会委员兼办公室主任。张培刚说:“他们认为我是头号资本主义国家美国回来的,学的是资产阶级的东西,教书用不上,但人还可靠,就被调来筹建华中工学院。”张先生的夫人谭慧回忆:“他是为华中工学院选址的人之一,那时候这里是三个村庄,都是农田和无数的坟场。作为基建主任,他的首要工作是劝说农民搬家迁坟,几乎一天到晚都在工地上”