Trong thời gian đầu công tác tại Viện Di truyền học Quốc gia Nhật Bản, ông có một số nghiên cứu và báo cáo. Một nhà khoa học Nhật Bản tỏ ra thích thú với công việc của Kimura, là Taku Komai, bạn học của Thomas Hunt Morgan ở Đại học Columbia. Sau đó, Duncan McDonald và Newton Morton, hai nhà di truyền học người Mỹ công tác tại Ủy ban thảm hoạ bom nguyên tử, đang công tác tại Nhật Bản cũng chú ý đến thành tựu của Kimura. Do vậy, cả ba người này giúp đỡ cả về tài chính lẫn thủ tục cho Kimura đến Hoa Kỳ học tập và nghiên cứu.[3], [5]
Năm 1953, sau khi sang Hoa Kỳ, Kimura đã nghiên cứu ở Đại học bang Iowa. Ở đây, ông có công bố một số thành tựu về sự trôi dạt di truyền ngẫu nhiên (năm 1954), nhưng bị phản đối. Có lẽ vì thế mà Kimura chuyển đến Đại học Wisconsin.
Ở Wisconsin, Kimura chỉ mất ngót 2 năm để đạt lấy bằng tiến sĩ. Trước khi đến Hoa Kỳ, Kimura đã ứng dụng phương trình Kolmogorov trong nghiên cứu của mình, do đó ông tiếp tục phát triển các phương trình cho các mô hình di truyền ngẫu nhiên có tính tổng quát cao hơn.
Sau khi từ đại học Wisconsin trở về Nhật Bản, rồi lập gia đình, ông dành phần còn lại của cuộc đời mình chỉ ở Mishima. Chính ở đây thuyết tiến hoá trung tính đã ra đời.
