Весной 1914 года Винер переехал в Геттинген, где в университете учился у Эдмунда Ландау и Давида Гильберта.
Когда началась Первая мировая война, Норберт Винер вернулся в США. В Колумбийском университете он начал заниматься топологией, потом преподавал математику в Гарвардском университете. На следующий учебный год перебрался в университет штата Мэн, потом поменял еще несколько мест работы.
В 1919 году Винер поступил на должность ассистента кафедры математики Массачусетского технологического института (МТИ), где работал до конца дней.
Осенью 1920 года во Франции Норберт Винер встретился с французским математиком Морисом Рене Фреше и после бесед с ним заинтересовался обобщением векторных пространств. Фреше не сразу оценил результат, полученный молодым ученым, но через несколько месяцев, прочитав в польском математическом журнале публикацию польского математика Стефана Банаха на ту же тему, изменил мнение. Некоторое время такие пространства назывались пространствами Банаха – Винера.
В 1920–1925 годах он решал физические и технические задачи с помощью абстрактной математики и находил новые закономерности в теории броуновского движения, теории потенциала, гармоническом анализе.
Норберт Винер женился на Маргарет Эндеман из немецкой семьи весной 1926 года, перед поездкой Винера в Геттинген. Супруги совершили путешествие по Европе.
Норберт Винер был убежден, что умственный труд «изнашивает человека до предела», поэтому должен чередоваться с физическим отдыхом. Он всегда пользовался всякой возможностью совершать прогулки, плавал, играл в различные игры, с удовольствием общался с не математиками.
Супруги купили дом в сельской местности, в 1927 году у них родилась старшая дочь Барбара, потом родилась и вторая дочь.
Особо значимой оказалась совместная деятельность Винера с приехавшим из Германии в Гарвардский университет Э. Хопфом, в результате чего в науку вошло «уравнение Винера – Хопфа», описывающее радиационные равновесия звезд, а также относящееся к другим задачам, в которых ведется речь о двух различных режимах, отделенных границей.
С 1932 года Норберт Винер – профессор МТИ. В Гарварде он познакомился с физиологом А. Розенблютом и стал посещать его методологический семинар, объединявший представителей различных наук. Этот семинар сыграл важную роль в формировании у Винера идей кибернетики.
Во время Второй мировой войны Винер исследовал задачу движения самолета при зенитном обстреле. Обдумывание и экспериментирование убедили его в том, что система управления огнем зенитной артиллерии должна быть системой с обратной связью, что обратная связь играет существенную роль и в человеческом организме.
Существовавшие в ту пору вычислительные машины считали достаточно медленно. Это заставило Винера сформулировать ряд требований к таким машинам. По сути дела, им были предсказаны пути, которыми в дальнейшем развивалась электронно-вычислительная техника. Вычислительные устройства,