Na de oorlog keerde Leona Marshall terug naar de Universiteit van Chicago, waar ze een fellow werd aan het Fermi's Institute for Nuclear Studies. In 1960 werkte ze aan de Chicago Pile 3 zware waterreactor, ze vond een manier om neutronenstralen 100 procent spin te polariseren en de brekingsindex van neutronen voor verschillende materialen te bepalen. Haar tweede kind, John Marshall III, werd geboren in 1949. Ze werd assistent-professor in 1953. Na de dood van Fermi in 1954 gingen de Marshalls uit elkaar.
John Marshall III