В 1934 году во время очередной поездки в СССР ему не разрешили выехать обратно в Англию. И даже уговоры и просьбы его могущественных друзей и в том числе Резерфорда не помогли. Капица остался в СССР, и только в 1965 году ему впервые было разрешено выехать за границу. Когда Капица остался в СССР, его жена и дети тоже переехали к нему в Россию. Тут он только через год согласился занять должность директора Института физических проблем. Потом он долго вел переговоры с Лондонской лабораторией, и только спустя несколько лет все оборудование Капицы было перевезено из Англии и установлено в Институте физических проблем. Только после этого он смог продолжить работу в своей деятельности и сделать немало важных открытий в физике.

Капица два раза получал премию Сталина по физике, он получил медаль Нильса Бора в Дании, а в 1978 году стал лауреатом Нобелевской премии.