Nguyễn Xuân Hãn được cử đi học ĐH ở Liên Xô. Trong hai năm tự học, ông đã thi hết chương trình ĐH năm năm của ĐH Tổng hợp Minsk và ông đã được trường chuyển về phòng lý thuyết Viện liên hợp hạt nhân Dupna, tiếp tục nghiên cứu để làm luận án PTS và TS.

Ông có 65 công bố khoa học, trong đó gần 50 công trình đăng trên các tạp chí quốc tế, được thưởng Huy chương Vì sự nghiệp khoa học - công nghệ, Huy chương Vì sự nghiệp giáo dục, Huy chương Vì sự nghiệp khuyến học. Năm 1998, ông được Thủ tướng bổ nhiệm là ủy viên Hội đồng Giáo dục quốc gia. 
Hiện là Phó chủ tịch Hội Vật lý VN, thư ký hội đồng biên tập tài liệu chuyên khảo để đào tạo cán bộ vật lý, vật lý toán cho bậc đại học, trên đại học; Tổng biên tập tạp chí Vật Lý Ngày Nay; giảng dạy và nghiên cứu tại ĐHQG Hà Nội.