Tam podjął studia doktoranckie w New School for Social Research w Nowym Jorku – szkoła skupiała wielu intelektualistów, którzy opuścili Europę w latach 30. i 40. XX wieku. W Szkole Modigliani zetknął się z ekonomistą Jacobem Marschakiem, który wykładał tam teorię makroekonomii i stał się mentorem Modiglianiego. Marschak nie tylko pomógł Modiglianiemu zdobyć solidne podstawy z ekonomii, ekonometrii i matematyki, lecz także uczulił na wzajemne przenikanie się analizy teoretycznej i empirycznej – teorie powinny być testowane, a badania empiryczne prowadzone na bazie teorii.
W latach 1942–1944 Modigliani wykładał ekonomię i statystykę w Bard College na Columbia University w Nowym Jorku. W 1944 zdobył stopień doktorski i następnie przez wiele lat pracował jako wykładowca w New School for Social Research – najpierw w latach 1943–1944 jako asystent (lecturer) a następnie jako adiunkt (assistant professor) (1946–1948). W okresie tym prowadził studia nad zagadnieniem oszczędności w gospodarce – owocem jego ówczesnej pracy była hipoteza Duesenberry’ego-Modiglianiego (Duesenberry-Modigliani hypothesis) − oraz odrzucił ofertę pracy na Harvard University, zniechęcony przez dziekana tamtejszego wydziału ekonomicznego. W latach 1949–1952 Modigliani wykładał ekonomię na stanowym Uniwersytecie Illinois.