В 1936 году 24-летняя Ву эмигрировала из родного Китая в США, чтобы защитить докторскую диссертацию по физике в Калифорнийском университете в Беркли. Женщине, да к тому же иммигрантке из Азии было сложно делать научную карьеру, но она и ее муж смогли получить работу в Колумбийском университете в Нью-Йорке. В 1944 году Ву стала участницей Манхэттенского проекта.
В 1957 году физики Ли Чжэндао и Янг Чжэньнин, которые также переехали в США из Китая, предложили ей поставить эксперимент, чтобы проверить теорию, которая опровергла бы закон сохранения четности. В самом упрощенном виде его можно сформулировать так: «каждый процесс, происходящий в природе, может протекать и так, каким он виден отраженным в зеркале, а зеркальное изображение любого объекта есть также возможный объект природы». Однако в области слабых взаимодействий — тех, которые, в частности, ответственны за процессы бета-распада, — наблюдались явления, которые было проще описать, если бы закона не было. На бета-распаде его и решили проверить.
Ву поместила радиоактивный элемент в сильное магнитное поле. Если закон верен, направление бета-частиц должно было меняться в зависимости от направления линий магнитного поля. Но оно не менялось, а значит, процесс бета-распада не подчинялся правилу симметрии. Это было так необычно, как если бы в зеркале некоторые предметы отражались бы не зеркально.
Хотя этот опыт вошел в историю как «опыт Ву», Нобелевскую премию за него получили Ли Чжэндао и Янг Чжэньнин, но не Ву Цзяньсюн. Она удостоилась лишь упоминания на церемонии награждения. «Не думаю, что для крошечных атомов и ядер, математических символов или молекул ДНК есть хоть какая-то разница, кто ими занимается — мужчины или женщины», — заявила Ву в одном из публичных выступлений.