1996年,他以排名第一的成績獲得英國利茲大學地球物理學博士學位。
之後黃大年回國,不久後又被派往英國繼續從事針對水下隱伏目標和深水油氣的高精度探測技術研究工作,在英國劍橋ARKeX航空地球物理公司任高級研究員12年,擔任過研發部主任、博士生導師、培訓官,長期從事海洋和航空快速移動平台高精度地球微重力和磁力場探測技術工作
黃大年突出的貢獻有為中國“巡天探地潛海”填補多項技術空白,為深地資源探測和國防安全建設作出了突出貢獻。而且為國家培養了博士13名、碩士5名,他為了祖國可以説是鞠躬盡瘁,放棄國外的優厚條件毅然回國,直到生命最後一刻都在為國家的科技事業做貢獻。