吴健雄主要学术工作是用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒，即用实验证明了核β衰变在矢量流守恒定律，结合μ子、介子和反质子物理方面的实验研究，从而验证“弱相互作用下的宇称不守恒”。

该成果奠定了吴健雄作为世界一流实验物理学家的地位，许多著名科学家都为她没有因该项成就同杨振宁与李政道同获诺贝尔物理学奖而疑惑不平，但吴健雄已被公认为世界最杰出的物理学家之一。