那时，中国的第一波留学热从蔓延到了长沙，陈志武也开始准备申请美国的大学。“与社会科学有关的，我申请了耶鲁。另外，我对用数理方法研究医学也蛮感兴趣，所以给州立大学医学院的一位教授也写了信，他根据我的背景我放弃这个念头。同时，我也申请了伊利诺伊大学分校的一个专业。”但他没有抱任何的希望，因为他无法考托福和GRE。1986年4月，已留校任教的陈志武收到了耶鲁大学的录取通知，耶鲁每月还向他提供800美元左右的学金。
“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，他获聘为立大学副教授，1996年担任终身教授。在立大学的4年中，他的研究越来越多地发表在《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（以1990年诺贝尔经济学获得者默顿?米勒命名），《日本基于产出为基础的资产定价》获得了期权交易所研究。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。
随着职业生涯的一步步上升，陈志武身上湖南人喜欢挑战的基因开始。1998年，他创办了Value Engine（价值引擎）公司。“我做了这么多年关于资本市场的研究，蛮有兴趣把这些理论投入到实践中。另一方面，通过创办一个公司，感觉企业家、管理层面对的挑战是什么，也可以帮助我在做研究的时候不至于太。”
然而，这是一次不太成功的创业。2001年，他又与两个合伙人创办了Zebra对冲基金公司。这只市场中性策略的对冲基金，几乎100%是根据陈志武的模型来判断、操作的。“到目前为止，实际的投资业绩跟我们最初设计的目标总体一致。”Zebra对冲基金现在有十来个全职职员，客户主要是来自法国等地的机构投资者。后来，陈志武又对基金进行了一次重组。两次创业经历，确实为陈志武的研究提供了帮助：“比如说委托代理关系，学术