Nel1928 si recò negliStati Uniti per una cattedra presso l'Università Johns Hopkins (JHU) diBaltimora. Alla JHU dovette tenere i corsi base dichimica e divenne presto chiaro che, pur essendo un genio nello sviluppo di teorie, non aveva alcun talento per l'insegnamento. Venne licenziato dal suo incarico dalla stessa JHU dopo solo un semestre.
Dopo aver lasciato la JHU, ottenne una cattedra dimeccanica statistica per studenti laureati in chimica pressò l'Università Brown (Providence), ma il suo talento nell'insegnamento a studenti avanzati non si rivelò migliore di quello dimostrato con le matricole; tuttavia diede un contributo significativo sia alla meccanica statistica sia allatermodinamica. L'unico studente che realmente comprese le sue lezioni sui sistemi elettrolitici, Raymond Fuoss, lavorò con lui e infine lo raggiunse alla facoltà di chimica diYale. Nel1933 a seguito dellagrande depressione, che limitò le possibilità della Brown di finanziare chi era esclusivamente ricercatore e non docente, dovette lasciare la Brown, ma venne assunto dopo un viaggio inEuropa dallaUniversità di Yale, dove rimase per la maggior parte del resto della sua vita, ritirandosi nel1972.
Nel1933, appena prima di sistemarsi a Yale, si recò inAustria in visita all'elettrochimicoHans Falkenhagen. Conobbe la cognata di Falkenhagen, Margrethe Arledter, e si sposarono il 7 settembre del1933: ebbero tre figli e una figlia.
A Yale si trovò in un'imbarazzante situazione: era stato assunto come un dottore di ricerca, ma si scoprì che non aveva mai conseguito undottorato di ricerca. Nonostante avesse inviato un abbozzo del lavoro svolto all'Istituto norvegese di Tecnologia, avevano stabilito che era troppo incompleto per qualificarlo come una tesi di dottorato. Gli venne detto che poteva, comunque, presentare alla facoltà di Yale una delle sue pubblicazioni al posto di un nuovo progetto di ricerca. La sua tesi di dottorato andò oltre le capacità di comprensione della facoltà dichimica efisica, e soltanto quando alcuni membri del dipartimento dimatematica insistettero dicendo che quel lavoro aloro bastava per conferirgli il dottorato se il dipartimento di chimica non avesse voluto, nel1935 ottenne il dottorato di ricerca in chimica. Addirittura prima di conseguire il dottorato di ricerca, nel1934, venne nominato assistente e promosso professore associato nel1940. Velocemente mostrò alla Yale la stessa peculiarità che aveva avuto alla JHU e alla Brown: produceva brillanti ricerche teoriche, ma non era capace di tenere una lezione a un livello tale che gli studenti (perfino laureati) potessero comprendere. Inoltre non fu in grado di dirigere la ricerca di studenti laureati con l'eccezione di alcuni particolarmente capaci.
Verso la fine del 1930, il lavoro di Onsager cambiò direzione verso la teoria deldipolo deidielettrici, perfezionando un'altra area che era stata studiata da Peter Debye. Tuttavia quando, nel1936, inviò il suo articolo a un giornale di cui Debye curava l'edizione, venne rifiutato; Debye non accettò le idee di Onsager fin dopo laseconda guerra mondiale. Nel 1940 studiò la teoria dellameccanica statistica delle transizioni difase neisolidi, risolvendo in particolare ilmodello di Ising in due dimensioni, mediante un'elegante teoria matematica che venne accolta con entusiasmo.
A 70 anni, nel1973, Onsager si ritirò come professore emerito di Yale. Venne nominato Distinto Professore Universitario all'Università di Miami (Florida). Rimase in Florida fino alla sua morte sopraggiunta tre anni più tardi per un arrestocardiaco. A lui l'APS ha intitolato ilpremio Lars Onsager per la fisica statistica, assegnato a partire dal 1995.
