Dari 1955 sampai 1958, ia mengadakan riset di Jurusan Fisika di Universitas Chicago sebagai Kolega Riset. Pada 1958 sampai 1963 Dr. Koshiba kembali ke Universitas Tokyo sebagai Lektor Kepala di Institut Studi Nuklir. Juga, selama masa ini, dari 1959 sampai 1962, selama meninggalkan Universitas Tokyo, ia adalah Kolega Riset Senior dengan jabatan kehormatan Lektor Kepala dan Direktur Pelaksana Laboratorium Fisika Energi Tinggi dan Radiasi Kosmik di Universitas Chicago.
Dari 1963 sampai 1970, Dr. Koshiba ialah Lektor Kepala di Jurusan MIPA, Fakultas MIPA, di Universitas Tokyo.
Dr. Koshiba tetap di Universitas Tokyo selama 17 tahun berikutnya sampai 1987. Selama menjabat, ia menjabat sebagai Direktur, Laboratorium Fisika Energi Tinggi dari 1974 sampai 1976; Direktur, Laboratorium Kolaborasi Internasional pada Fisika Unsur Dasar dari 1976 sampai 1984; dan Direktur, Pusat Fisika Unsur Dasar Internasional dari 1984 sampai 1987. Secara terhormat dianugerahi jabatan Profesor Emeritus Universitas Tokyo pada 1987.
Dr. Koshiba telah memainkan peranan utama dalam eksperimen fisika sinar kosmik, khususnya Kamiokande, detektor di Jepang yang tepat sekali mencatat waktu kedatangan, energi, dan arah neutrino yang masuk, danSuper-Kamiokande, sebagaimana percobaan dalam fisika energi tinggi menggunakan penabrak positron-elektron dengan energi tertinggi.
