1996年，他以排名第一的成绩获得英国利兹大学地球物理学博士学位。

之后黄大年回国，不久后又被派往英国继续从事针对水下隐伏目标和深水油气的高精度探测技术研究工作，在英国剑桥ARKeX航空地球物理公司任高级研究员12年，担任过研发部主任、博士生导师、培训官，长期从事海洋和航空快速移动平台高精度地球微重力和磁力场探测技术工作