El matrimonio Ochoa se nacionalizó estadounidense en 1956, conservando la doble nacionalidad española y estadounidense durante toda su vida.A partir de 1964 Severo Ochoa se adentró, por una parte, en los mecanismos de replicación de los virus que tienen ARN como material genético, describiendo las etapas fundamentales del proceso, y, por otra parte, en los mecanismos de síntesis de proteínas, con especial atención al proceso de iniciación, tanto en organismos procariótas como en eucariótas, siendo pionero en el descubrimiento de los factores de iniciación de la traducción. España quiso recuperar su magisterio, y al efecto en 1971 se creaba para él en Madrid el Centro de Biología Molecular. En 1974 se trasladó como Investigador Distinguido al Instituto Roche de Biología Molecular en Nueva Jersey.
Se jubiló en la Universidad de Nueva York en 1975.En 1967 es nombrado doctor honoris causa por la Universidad de Oviedo[editar]Sus últimos añosDesde 1977 compartía sus actividades en el Instituto Roche de Biología Molecular en Nueva Jersey con sus frecuentes estancias en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa en Madrid, Centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y de la Universidad Autónoma de Madrid, cuya creación había promovido.En 1985 volvió definitivamente a España a trabajar en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, del que era Director Honorario
