mały|Od lewej: Robert A. Heinlein, L. Sprague de Camp i Asimov. Stocznia wojenna w Filadelfii, gdzie pracowali w czasie II wojny światowej, 1944. Po ukończeniu doktoratu Asimov rozpoczął pracę na wydziale Szkoły Medycyny Uniwersytetu Bostońskiego, z którym pozostał związany także później. Począwszy od roku 1958 nie była to już praca dydaktyczna, ponieważ zajął się pisaniem na pełny etat (już wtedy dochody z pisarstwa przewyższały jego pensję akademicką). Mając stałe zatrudnienie na uczelni, zatrzymał jednak tytuł associate professor (odpowiednik adiunkta), a w roku 1979 uniwersytet w uznaniu dla jego twórczości przyznał mu tytuł profesora biochemii. Prywatne dokumenty Asimova z roku 1965, przekazane przez niego na prośbę kustosza Howarda Gottlieba, przechowywane są w muzealnej bibliotece uniwersyteckiej (Mugar Memorial Library). Zbiór wypełnia 464 pudła zajmujące 71 metrów przestrzeni na półkach.
W lipcu 1942 Asimov poślubił Gertrudę Blugerman (ur. 1917 w Kanadzie, zm. 1990 w Bostonie). Mieli dwoje dzieci, Davida (ur. 1951) i Robyn Joan (ur. 1955). Od 1970 pozostawali w separacji. Rozwiedli się w 1973, później w tym samym roku Asimov ożenił się z Janet O. Jeppson.