他沒想到的是，四年級劃分時，清華營建系已改為純工科的建筑系，沒有了建筑史。他被分到工業(yè)建筑，畢業(yè)后分配到中國科學院土木建筑研究所。幸而1956年9月中科院與清華建筑系合辦建筑歷史與理論研究室，梁思成任主任，傅熹年被所在單位派到這個研究室工作，得以回到母校清華。他以為終于實現(xiàn)了研究中國建筑史的夙愿，但命運再一次捉弄了他。
反右運動中，因一些私下閑談被人揭發(fā)，他被劃成右派，1959年春下放建筑工程部的北京南口農(nóng)場勞動。
說起這次下放，他只淡淡地說工作是“放牛、養(yǎng)豬、種老玉米”。他覺得自己很厲害的是給母豬接生，十個八個呼嚕一下子就生出來了，“挺好玩的”。下放的近兩年里，他抽空反復通讀了帶去的《資治通鑒》和宋《營造法式》。
1960年10月，他摘掉了右派帽子，返回單位。反右后，建筑歷史與理論研究室已被清華撤銷，經(jīng)梁思成聯(lián)系，傅熹年等非清華人員調(diào)到了建筑工程部所屬的建筑科學研究院建筑歷史室。工作室的主任是梁思成，副主任是劉敦楨、汪季琦。傅熹年被編入民居研究組，參加了王其明負責的浙江民居調(diào)查。

王其明告訴《中國新聞周刊》，組里有兩個能人，一個尚廓，一個傅熹年，兩個人手下都很有功夫。
建筑科學院的圖書館搜購了很多建筑方面的書籍，有的是外文原版的。傅熹年提醒王其明，其中有兩前歐洲建筑師到鄉(xiāng)村采風所畫的建筑速寫圖冊，還有一本日本的《百棟集》，一百棟住宅每棟都配了一張平面圖、一張剖面圖和一張透視圖，可以參考。王其明深受啟發(fā)，覺得浙江民居調(diào)查也可以這樣做。
傅熹年作品：浙江杭州上天竺民居寫生稿。
王其明說，光畫平面圖、剖面圖不足以顯示建筑物的優(yōu)點，要畫透視圖，傅熹年畫透視圖是一絕?！八谋憩F(xiàn)能力特別強，圖畫得可帥了。他畫的那些民居寫生圖，有遠有近，有大有小，配上的那些樹也很好。因為他對國畫的見識也比較多，很有才氣的。”

王其明覺得傅熹年很有鉆勁兒。他是紅綠色弱，考清華建筑系前就有意識地做“預習”，畫畫知道自己哪個顏色不準，就注意調(diào)整。她覺得，傅熹年被劃右派受打擊很大，但對他來說也算一個很特殊的成長環(huán)境，還收獲了知心的愛人。他劃右派后，要跟在文物出版社工作的女友分手，女友卻堅決不改志向，他也毫不動搖，兩個人是等他摘了帽子后才結(jié)婚的。
除了畫圖，傅熹年的文史綜合能力也有了用武之地。在協(xié)助劉敦楨編寫《中國古代建筑史》時，他開始用研究古建筑的手法來考察一些重要古代名畫。

封建王朝對住宅有嚴格的等級規(guī)定，傅熹年將這些規(guī)定與《清明上河圖》《千里江山圖》中所畫的建筑加以比較，發(fā)現(xiàn)大都是吻合的。那些簡單的小房子和孤立的工字形屋子可能是農(nóng)民的住宅，面闊三件、歇山屋頂?shù)目赡苁枪倭抛≌?，沒有三間大門和歇山屋頂?shù)拇笳觿t可能是沒有官職的大地主豪商的住宅或別墅。
傅熹年將這些研究成果用于建筑史中，得到劉敦楨的贊許，他順便撰寫的《王希孟<千里江山圖>中的北宋建筑》等論文也陸續(xù)發(fā)表。
傅熹年作品：元大都大內(nèi)宮殿延春閣復原圖。
“精神會餐”
每次一有運動，跟“封資修黑貨”打交道的建筑歷史室都是首當其沖，右派傅熹年更是在劫難逃。
“文革”開始后，傅家被抄，全家人掃地出門，擠住在大覺胡同一個大雜院中。傅熹年在建筑科學院做了三年水暖維修工，平日逐戶維修，冬天燒采暖鍋爐。院里的人想要暖和一些，他就把火燒得旺旺的。

傅熹年還回憶，鑒定組開會時，他和劉久庵常坐在一起，互相交談。每次提出反對意見，總有人會問：你說不是他畫（寫）的，那你說是誰畫（寫）的？可能有感于此，一般鑒定時定其真?zhèn)尉蛪蛄?，但劉久庵還進一步研究偽品，盡可能找出作偽者，如指出多件祝允明書法都是吳應卯、文葆光偽作的。劉久庵不但熟悉大名家，還熟悉中小名家，對一些名家的不成功之作，他往往能力排眾議定其為真筆。
巡回鑒定工作于1989年底結(jié)束，共過目全國6萬多件書畫作品。作為鑒定成果，出版了10冊《中國古代書畫目錄》，其中編成24卷彩色《中國古代書畫圖錄》

巡回鑒定休會期間，傅熹年還于1987年秋赴美國考察了博物館藏中國書畫。考察是由美國華美協(xié)進社社長、翁同龢之孫翁萬戈安排的，原擬安排王世襄赴美，但王世襄將這一機會讓給了更熟悉書畫的傅熹年。
傅熹年歷時110日，參觀了紐約大都會藝術(shù)博物館、波士頓美術(shù)館等10個博物館，看了大量以前只見于著錄書和圖錄上的名作，大開眼界，歸后整理成《旅美讀畫錄》。
他此行有成就感的，是在參觀美國華盛頓弗利爾美術(shù)館時，在一個普通庫里發(fā)現(xiàn)了國寶級的南宋畫家夏珪真跡《洞庭秋月圖》。