由于一笔优厚的奖学金,Nash选择了Princeton,来到Albert Einstein当时生活的地方,并曾经与他有过接触。他显露出对拓扑、代数几何、博弈论和逻辑学的兴趣。John von Neumann在1944年与Princeton经济学家Oskar Morgenstern的著述《博弈论和经济行为》,通过阐释二人零和博弈论,正式奠定了现代博弈论的基础。1950年,22岁的Nash以Non-cooperative Games为题的27页博士论文毕业。
同年,Melvin Dresher和Merrill Flood在Rand Corporation在一项试验中正式引出了归功于A. W. Tucker的囚犯困境(Prisoner's Dilemma)。而Nash的论文提出多人非合作博弈和后来称为Nash平衡的概念,为非合作博弈(non-cooperative game theory)和交易理论(bargaining theory)作了奠定性的贡献。非合作博弈处理的是多人参与游戏——而不是像囚犯困境中的仅仅两人——时每个游戏者的最佳策略。