1947 júliusában a hazai politikai viszonyok megváltozása miatt Szent-Györgyi belépési engedélyt kért az Egyesült Államokba. Második feleségével, Mártával Woods Hoole-ban telepedtek le. Egy darabig komoly megélhetési gondokkal küzdöttek. 1950 novemberében megcsillant a reménysugár: az Armour and Co. chicagói vállalat évi 50.000 dolláros támogatása jóvoltából alapkutatásokat végezhetett az izomfiziológia területén. A kutatásokban unokaöccse, András és annak felesége Éva is besegített, Márta a teadélutánok résztvevője volt.

Szent-Györgyiék óceán parti háza vonzotta a barátokat.
A vendégek kedvenc helye volt a „Kavics” nevű nyári kunyhó, amely közvetlenül a parton állt. Itt lakott Kodály Zoltán is fiatal feleségével. Az ott töltött idő számos kutató életében emlékezetes maradt. Michael Kasha, fizikus, így emlékezett vissza:
Az áttelepülés nehézségei után élvezte az életet Szent-Györgyi, tudományos vitákban vett részt, élvezte a zenét a művészeteket és a sportot is. Állandóan új intellektuális és emocionális élményeket keresett. Mindig talált valamilyen új zeneművet, amiért lelkesedett. Néha drága műalkotásokat vásárolt.

Az 50-es években legjobb barátja John von Neumann, azaz Neumann János matematikus volt, aki egy tengerparti előadásával elindította a biológusok és kvantumfizikusok konferenciájának sorozatát.
1954-ben amerikai állampolgár lett. Az Amerikai Szívgyógyász Társaság Szent-Györgyi Albertnek ítélte a Mary Lasker-díjat. A díjat alapvető jelentőségű izomkutatásaiért kapta, amelyek elősegítették a szív- és vérkeringési betegségek megértését. Az 50-es évek második felében a rákkutatással kezdett foglalkozni. Felesége halála után nehezen tért vissza az élet körforgásába. Harmadik házassága rövid időn belül felbomlott.

„Támasza a család, főleg David unokája volt. 1969-ben a tizenhat éves, érzékeny fiú - akit kifejezett zenei tehetséggel áldott meg a sors - a Juilliard Iskola hegedű szakára készült beiratkozni. David feltűnően hasonlított a fiatal Albertre. - Ez David unokám - büszkélkedett csaknem csodálattal barátainak. - Már el tudja játszani a Kreutzer-szonátát.
Albert érzései azonban még unokája iránt is vegyesek voltak, talán zavarosak is. Rendkívül büszke volt, amikor több száz fős hallgatóság előtt David koncertet adott Woods Hole-ban. Amikor azonban körülnézett a teremben, életében először fordult elő, hogy valamennyi szem a fiúra, és nem rá szegeződött. Ezt megalázónak érezte, zavarba jött. David arra is emlékezett, hogy Albert egyszer otthagyta egyik koncertjét. Egy másik alkalommal felkérték Davidet, hogy a Boston Pops zenekar koncertjén ő legyen a szólista. Albert azonban nem akart unokája koncertje miatt két órát vezetni Bostonba. Egy tudományos ülésre - vagy akár vakációra - viszont készségesen repült volna New Yorkba vagy Floridába is.
A sors iróniája, hogy Albert imádott unokája éppen azt a hangszert választotta, amelyen Albert bátyja, Pál is olyan szépen játszott. Albert azok közé tartozott, akik nemcsak a klasszikus zenéért, de magukért a muzsikusokért is rajonganak. Ezt a rajongását átadta lányának, ő pedig továbbadta saját gyerekeinek.
Később - egy interjú alkalmával - arra a kérdésre, hogy mi lett volna belőle, ha nem megy kutatónak, Szent-Györgyi habozás nélkül válaszolta: »Egy szimfonikus zenekar karmestere.« Bizonyára nem véletlen, hogy abban az időben David unokája már karmesternek is tanult. (Straub F. Brunó mesélte, hogy Szegeden, egy koncert utáni reggelen milyen fantasztikusan utánozta Albert a híres karmester mozdulatait.)” (Ralph W. Moss)

1970-ben jelent meg nagy jelentőségű háborúellenes írása, Az őrült majom (The Crazy Ape). A könyv pesszimista hangú kritikai eszmefuttatás a tudományról s az ember földi túlélésének kilátásairól. Az első rész a "Psalmus Humanus" című fejezettel végződik. Itt találjuk azokat a verseket, melyeket 1964 nyarán, felesége halála után írt.
A költemények 1965 februárjában elhangzottak a budapesti rádióban. Psalmus Humanus címmel film készült Szent-Györgyiről, melynek ősbemutatója 1985. április 22-én volt Szegeden. A himnuszt Jámbor Ági zenésítette meg, majd lemezfelvételt is készítettek a tudóssal.

1973 októberében hazalátogatott Amerikából. Budapesti látogatása során a Magyar Tudományos Akadémián számolt be a kutatásairól, s televíziós interjú is készült vele.

Jövetelének legfőbb indoka azonban a Szegedi Biológiai Központot avatása volt, amelynek élére Straub F. Brunót nevezték ki. A Szegedi Orvostudományi Egyetem díszdoktorává avatta a tudóst, aki az alábbiakat írta az egyetem vendégkönyvébe: Ami ezt az ünnepséget bearanyozta, az nem a fény és pompa volt, hanem a meleg szeretet, ami a legnagyobb emberi érték. Ez a díszdoktor-avatás az én hányatott életemnek egyik legkimagaslóbb eseménye, mert még soha ennyi szeretettel, becsüléssel és melegséggel nem találkoztam.”

1975-ben megismerkedett egy nála ötven évvel fiatalabb, leányát egyedül nevelő elvált asszonnyal. Szent-Györgyi családját feldúlta Marcia érkezése. Marcia ellenezte Nellyvel és unokáival való találkozást. Nelly halála után Szent-Györgyi a nevére vette Marcia lányát s új végrendeletet írt, amiből kizárta saját, vér szerinti unokáit.

1986. október 1-én bezárták a Tengerbiológiai Laboratórium harmadik emeletét, ahol a "Prof" dolgozott.
Szent-Györgyi Albert 1986. október 22-én veseelégtelenségben hunyt el. Marcia a temetésről még hívatalos értesítést sem küldött a családnak. A temetésen kevés ismerős vehetett részt, amelyre Felker Csilla távoli rokon, így emlékszik. „Mozart temetéséhez hasonlít sietős temetés, jeltelen sír.”

„A művészeket alkotásaikból ismerjük. Mozart személyiségéből valami - csaknem kétszáz évvel halála után is - velünk van. A kutató az emberi tudás és jólét gyarapításával válik halhatatlanná. Ebben a folyamatban azonban az alkotó személyisége jórészt ismeretlen marad. Minél alapvetőbb a felfedezés - időnként legalábbis így látszik - , annál kevésbé ismert a tehetség, akinek köszönhetjük. Szent-Györgyiről valószínűleg művészi ösztönössége jut majd eszünkbe, amellyel a tudományos problémákat megközelítette. A professzort egyfajta kettősség jellemezte. Tudós volt és művész, racionalista és intuitív zseni. Emberi kapcsolatait is ez a kettősség határozta meg. Meleg szeretetre vágyott, de mindent legyőzött az az energia, amely a munkája felé hajtotta.” (Ralph W. Moss)

„Gondolkodj bátran!
Ne félj attól, hogy hibákat követsz el!
Tartsd nyitva a szemed, az apró részleteket is vedd észre, és legyél mindenben mértéktartó - céljaidat kivéve!” (Szent-Györgyi Albert)