Magyarországot elhagyva Nagyváry Bécsbe érkezett, és hamarosan továbbment Zürichbe. Tanulmányait a Zürichi Egyetemen folytatta, ahol a kémiai Nobel-díjas Paul Karrer, a vitaminok elismert tudósa személyesen beszélt vele a természetes vegyületek kémiájával kapcsolatos terveiről. Nagyváry Budapesten ahhoz volt szokva, hogy a professzorok kimértek voltak a diákokkal, és a Karrer-beszélgetés örök élményt jelentett számára. Jól teljesített, és még a doktori cím megszerzése előtt megkezdhette posztdoktori tanulmányait más laboratóriumokban. Azután, újdonsült PhD-ként svájci ösztöndíjjal egy évet töltött a Nobel-díjas Lord Todd laboratóriumában az angliai Cambridge-ben. Ott ismerkedett meg a nukleinsavak kémiájával, és ez hosszú időre meghatározta kutatói érdeklődését. Ez 1963-ban történt.

A következő évben a Queen Maryvel New Yorkba utazott, és első amerikai állása a Connecticuti Egyetemen (UConn), Storrsban volt, nem oktatóként, hanem tudományos kutatóként. Ez azt jelentette, hogy perspektívikusan nem remélhetett oktatói előmenetelt, és 1965-ben a Creighton Egyetemen vállalt állást a nebraskai Omahában. Az orvosi karon dolgozott, ami megfelelt érdeklődésének, és egészségügyi problémák kémiai vonatkozásait kutatta, például a rákkal és a szív- és érrendszeri betegségekkel kapcsolatban. Ez tanársegédi állás volt, a Nemzeti Egészségügyi Intézet (NIH) karrierfejlesztési ösztöndíjával.

1968-ban a College Station-i Texas A&M Egyetem biokémiai docensi állást ajánlott fel neki, és akkor tette meg az utolsó nagy váltást pályáján, legalábbis földrajzi vonatkozásban. Hamarosan egyetemi tanári kinevezést kapott, és a következő tíz évben a genetikai kód eredetét és a rostos élelmiszerek egészségügyi hatását kutatta. A NIH mellett az amerikai Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal, a NASA is támogatta munkáját. 1983-ban drasztikus változás következett be életében. Hangszálbénulás miatt átmenetileg elvesztette a hangját, amit csak egy műanyag implantátummal sikerült visszaállítani.

Ez a tapasztalat arra késztette, hogy a hang előállításában szerepet játszó anyagokat vizsgálja, ami kapcsolódott gyerekkorától meglevő érdeklődéséhez a hangszerek által képzett hangok és a hangképzés mechanizmusa iránt. Különösen Antonio Stradivari (1644−1737), az autodidakta itáliai hegedűkészítő alkotómunkája izgatta. Hogyan tudott hangszereivel páratlan hangzást produkálni? Stradivari leginkább a hegedűjéről ismert, de készített brácsát, csellót, gitárt és hárfát is. Nagyváry a hegedűkészítés minden vonatkozását és különösen a fizikáját kutatta, de az összes ismert és elképzelhető vizsgálat sem hozta el a rejtvény megfejtését. Arra jutott, hogy valami olyanról lehet szó, amire addig senki sem gondolt. Nem hagyta nyugodni, úgy érezte, meg kell találnia a Stradivarius, röviden a Strad titkát. Tanulmányozni kezdte annak a korszaknak a történetét, amelyben Stradivari élt. Megtudta, hogy abban az időben Itáliában féregjárvány volt, és a fából készült tárgyak védelmére azokat vegyszerekkel kezelték, amelyekben főleg bóraxot alkalmaztak – nátrium tetraborát, a bórsav nátriumsója –, amely tisztítószerként is ismert.

Nagyváry aprólékos vizsgálatok után arra a következtetésre jutott, hogy a Stradivari-hegedű különleges hangzásának eredete a kémiai kezelés. Megállapítása a kémiai ismeretek és a hangszerkutatás együttes alkalmazásának eredménye volt (Nagyvary, 2009; 2014). Más „szakértők” azonban felháborítóan primitívnek találták ezt a megállapítást. Az Amerikai Kémiai Társaság (ACS) vizsgálata azonban megerősítette Nagyváry megállapításait. Ezzel kiteljesedett Nagyváry második pályája, amely a „két kultúra” találkozásából eredt, és amely hírnevet és híveket hozott számára (Nagyvary, 1996).