Po vojne sa Leona Marshallová vrátila na Chicagskú univerzitu, kde sa stala spolupracovníčkou na Fermiho Inštitúte pre jadrové štúdie. V roku 1960 pracovala na Chicagskom reaktoru s ťažkou vodou a našla spôsob, ako 100% spín polarizovať neutrónové lúče a určiť index lomu neutrónov pre rôzne materiály. Jej druhé dieťa, John Marshall III, sa narodilo v roku 1949. V roku 1953 sa stala asistentkou profesora. Po Fermiho smrti v roku 1954 sa Marshallovci rozviedli. John Marshall sa vrátil do Los Alamos Laboratory, zatiaľ čo Leona, teraz prakticky slobodná matka, sa stala spolupracovníčkou na Inštitúte pre pokročilé štúdium v Princetone v New Jersey v roku 1957. Následujúci rok sa stala spolupracovníčkou v Brookhaven National Laboratory, v čase, keď sa výskum v oblasti fyziky odklonil od jadrových častíc a elementárnych častíc. V roku 1960 sa pripojila k Chicagskej univerzite ako profesorka spin polarizácie neutrónových lúčkov a určila index lomu neut
John Marshall III.