在发展康普顿散射理论方面，吴有训用精确的实验，解决了康普顿散射光谱中变线与不变线之间的能量或强度的比率问题。1928年11月，美国物理学会第135届会议在吴有训所在的实验室召开，在会上宣读交流的论文中，吴有训的论文《康普顿效应中的变线与不变线之间能量的分布》排在第一位。

  回国后，吴有训在清华大学建立起中国第一个近代物理研究实验室，开创了中国物理学研究的先河，被称为中国物理实验研究的“开山祖师”。

   1935年，他被德国自然科学院推举为院士，是第一位被西文国家授予院士称号的中国人。