Pod wpływem Lee Alvina DuBridge i Frederica Seitza, doktoranta z Rochester, po dwóch latach nauki w Rochester, przeniósł się do Princeton.
Podczas pobytu w Princeton opublikował swój pierwszy artykuł badawczy na temat dynamicznego modelu kulistej gromady gwiazd jako idealnej kuli gazowej.
Uzyskał tytuł licencjata na Uniwersytecie Princeton (1939) i doktorat na Uniwersytecie w Rochester (1941). W 1941 roku został naukowcem w laboratorium promieniowania MIT. W 1946 mianowany profesorem nadzwyczajnym, a od 1955 profesor zwyczajny na Uniwersytecie Princeton. Przewodniczył Wydziałowi Fizyki Princeton w latach 1967–1970. W 1967 roku przyjęty do National Academy of Sciences / Narodowa Akademia Nauk Stanów Zjednoczonych. W 1975 został mianowany profesorem nauk Alberta Einsteina w Princeton, w 1984 został emerytowanym profesorem.
Życie prywatne W 1942 roku poślubił Annie Currie (1920 – 2005) którą poznał podczas studiów w Princetown. Mieli jedną córkę Nancy (ur. 1945) i dwóch synów: Johna (ur. 1946) i Jamesa (ur. 1953). W chwili śmierci Dicke’a mieli sześcioro wnucząt i prawnuka.