1986年获得博士学位后，林毅夫到美国耶鲁大学经济增长中心做了一年博士后研究。1987年，他成为大陆改革开放以来第一个从西方学成归来的经济学家。为了能够在国内方便地做研究，回国前夕林毅夫花费大量时间、精力和费用，收集了30箱英文文献海运回国——与许多回国的人不同，他尽量压缩随身携带的生活用品，而尽可能多地带回学术资料。

　　回国后，林毅夫利用自己所掌握的分析工具做了大量的研究工作，取得了显著的成就。1991年10月，国务院发展研究中心、农业部和国家科学技术委员会联合成立了“中国农业科技优先序”课题组，当时还在国务院发展研究中心工作的林毅夫负责领队执行这项历时3年之久的调研工作。

　　优先序研究的基本原则是非常简单的，就是要把有限的科研投入最合理地分配到不同的研究项目，从而使科研成果取得最大的经济效益。林毅夫经过精心准备和周密安排，联合课题组奔赴除西藏、台湾以外的29个省、区、市，进行“关于目前我国农业生产中存在的主要问题的问卷调查”和“关于目前我国农业科研与潜力的调查”。这两项调查的顺利完成，为优先序研究的成功提供了最基础的数据资料。随后，课题组进行了“关于用农业科研方式解决目前我国农作物生产中存在的主要技术性制约因素的前景的调查”，以获得对科研成功可能性估计的第一手材料，为评估农业科研项目的经济效益以及优先序的最后确定奠定了基础。

　　1994年8月，北京大学中国经济研究中心成立。该中心为实体研究机构，林毅夫被任命为中心主任。初创时，林毅夫与6位教员和3位行政人员挤在北京大学老教学楼的两间半办公室上班，学生来老师去，拥挤不堪。今天的中国经济研究中心已经兵强马壮，在中国经济学界和社会上产生了广泛的影响，积极参与了中国改革和发展进程，在重大经济问题的讨论中往往居于重要地位。