Fermi je postal ameriški državljan leta 1944. Leta 1946 se je vrnil na Univerzi v Chicagu kot Charles H. Swift Distinguished Service profesor fizike in član novoustanovljene inštitutu univerze za jedrske študije (zdaj imenovan Enrico Fermi inštitut). Teme teoretične in eksperimentalne raziskave Fermi je v času svojega mandata na Univerzi v Chicagu vključene jedrske in nevtronsko fiziko, kozmično-ray fizike ter fizike delcev. Je vplival na razvoj synchrocyclotron na univerzi. Ob njegovem zaključku, je ta stroj eden najmočnejših ciklotrone na svetu. Fermi uporabil synchrocyclotron v svojem raziskovanju v sredstva, s katerimi je jedro potekala skupaj v stabilno konfiguracijo.
Po drugi svetovni vojni, Fermi in drugi znanstveniki trdili, proti razvoju Združenih držav Amerike vodikove bombe, ko je ta projekt se je razpravljalo. Njihov nasvet je bil prezrt, in Združene države Amerike eksplodirala prvi vodikove bombe leta 1952 in tako dosegla prvi na svetu obsežno termonuklearne reakcije.
Leta 1954 je bil Fermi diagnosticiran z rakom na želodcu, in je umrl istega leta . V času svojega življenja je postal član več akademij in znanstvenih združenj v Italiji in v tujini, vključno z Kraljeve akademije Italije in National Academy of Sciences (Združene države Amerike). On je prejel častni doktorat iz več institucij, vključno s Harvard in Yale univerze.
Po njegovi smrti, je bila ustanovljena Enrico Fermi nagrado. Fermi je prejel prvo Enrico Fermi nagrado posthumno. Ki jih je ameriško ministrstvo za energijo zdaj dajemo, nagrada priznava znanstveniki mednarodne postave njihovih življenjih izjemne dosežke v razvoj, uporabo ali proizvodnjo energije.
element atomskim številom 100 se imenuje fermium v Fermi je čast, saj je enota za jedrske dimenzij, Fermi. Znanstveniki uporabljajo izraz Fermioni opisati delce uboga Fermi-Diracova Statistika. Ugledni atomska raziskovalni laboratorij blizu Batavia, Illinois, nosi ime Fermi je; je znan kot Fermi National Accelerator Laboratory.
