他没想到的是，四年级划分时，清华营建系已改为纯工科的建筑系，没有了建筑史。他被分到工业建筑，毕业后分配到中国科学院土木建筑研究所。幸而1956年9月中科院与清华建筑系合办建筑历史与理论研究室，梁思成任主任，傅熹年被所在单位派到这个研究室工作，得以回到母校清华。他以为终于实现了研究中国建筑史的夙愿，但命运再一次捉弄了他。
反右运动中，因一些私下闲谈被人揭发，他被划成右派，1959年春下放建筑工程部的北京南口农场劳动。
说起这次下放，他只淡淡地说工作是“放牛、养猪、种老玉米”。他觉得自己很厉害的是给母猪接生，十个八个呼噜一下子就生出来了，“挺好玩的”。下放的近两年里，他抽空反复通读了带去的《资治通鉴》和宋《营造法式》。
1960年10月，他摘掉了右派帽子，返回单位。反右后，建筑历史与理论研究室已被清华撤销，经梁思成联系，傅熹年等非清华人员调到了建筑工程部所属的建筑科学研究院建筑历史室。工作室的主任是梁思成，副主任是刘敦桢、汪季琦。傅熹年被编入民居研究组，参加了王其明负责的浙江民居调查。
鉴定工作结束后，傅熹年偶然翻阅旧笔记，起了对《百尺梧桐轩图》加以考订之心。因为这幅绘画之精雅、题诗诸人的声名之煊赫都给他留下了深刻的印象，为什么一幅伪作却会有七位同时代名家为它题跋？
通过研究题诗的内容和题诗的时间地点，他判定，画上的梧桐轩主人应是张士诚之弟张士信。当时张士诚以富庶的平江（苏州）为中心割据江浙11年之久，在遍布全国的元末起义烽烟中，这里成了一个文学艺术盛的孤岛。傅熹年认为，画的作者应是当时居留在平江的一位名家，其画风受到赵孟頫的影响。张士诚兵败身亡后，收藏者不得不裁去原款，伪托赵孟頫所作，实是为了将画作保存下来而不是为了欺世盗名。因此，此图虽非出自赵孟頫，也有特殊的历史和艺术价值。
巡回鉴定休会期间，傅熹年还于1987年秋赴美国考察了博物馆藏中国书画。考察是由美国华美协进社社长、翁同龢之孙翁万戈安排的，原拟安排王世襄赴美，但王世襄将这一机会让给了更熟悉书画的傅熹年。
傅熹年历时110日，参观了纽约大都会艺术博物馆、波士顿美术馆等10个博物馆，看了大量以前只见于著录书和图录上的名作，大开眼界，归后整理成《旅美读画录》。
他此行有成就感的，是在参观美国华盛顿弗利尔美术馆时，在一个普通库里发现了国宝级的南宋画家夏珪真迹《洞庭秋月图》。