他沒想到的是，四年級劃分時，清華營建系已改為純工科的建筑系，沒有了建筑史。他被分到工業(yè)建筑，畢業(yè)后分配到中國科學院土木建筑研究所。幸而1956年9月中科院與清華建筑系合辦建筑歷史與理論研究室，梁思成任主任，傅熹年被所在單位派到這個研究室工作，得以回到母校清華。他以為終于實現(xiàn)了研究中國建筑史的夙愿，但命運再一次捉弄了他。
反右運動中，因一些私下閑談被人揭發(fā)，他被劃成右派，1959年春下放建筑工程部的北京南口農(nóng)場勞動。
說起這次下放，他只淡淡地說工作是“放牛、養(yǎng)豬、種老玉米”。他覺得自己很厲害的是給母豬接生，十個八個呼嚕一下子就生出來了，“挺好玩的”。下放的近兩年里，他抽空反復通讀了帶去的《資治通鑒》和宋《營造法式》。
1960年10月，他摘掉了右派帽子，返回單位。反右后，建筑歷史與理論研究室已被清華撤銷，經(jīng)梁思成聯(lián)系，傅熹年等非清華人員調到了建筑工程部所屬的建筑科學研究院建筑歷史室。工作室的主任是梁思成，副主任是劉敦楨、汪季琦。傅熹年被編入民居研究組，參加了王其明負責的浙江民居調查。

這是他次目睹此畫實物。他注意到，位于畫幅右上方的款識“吳興趙孟頫”筆法滯澀，且從構圖上看畫幅右方頗顯局促，因而認為畫作并非趙孟頫作品，而是經(jīng)過了剪裁，作者原款被裁去，“趙孟頫”的名字是后來添加的。
因為全國需鑒定的書畫作品很多，當時商定，鑒定組采取不爭論原則，將不同意見作為附注標注。謝辰生只負責協(xié)調工作，啟功沒有參加這次鑒定，參加的5個中，徐邦達、楊仁愷、劉九庵3人同意這個意見。后的鑒定意見為，該畫為元人作品，但非趙孟頫所作。
鑒定組在沈陽工作時，也發(fā)生過較大爭論，尤其是對一些畫的年代分歧很大。
1986年后，徐邦達實際上不參加鑒定了，啟功也經(jīng)常不來，劉九庵和傅熹年不得不負起主要責任來，大量的反對意見都是他們倆簽署的。
傅熹年說，并不是每一位都堅持自己主持收購的書畫為真，徐邦達就很大度，他替故宮收進的字畫，如果鑒定組認為是假的，他也認賬。

鑒定工作結束后，傅熹年偶然翻閱舊筆記，起了對《百尺梧桐軒圖》加以考訂之心。因為這幅繪畫之精雅、題詩諸人的聲名之煊赫都給他留下了深刻的印象，為什么一幅偽作卻會有七位同時代名家為它題跋？
通過研究題詩的內容和題詩的時間地點，他判定，畫上的梧桐軒主人應是張士誠之弟張士信。當時張士誠以富庶的平江（蘇州）為中心割據(jù)江浙11年之久，在遍布全國的元末起義烽煙中，這里成了一個文學藝術盛的孤島。傅熹年認為，畫的作者應是當時居留在平江的一位名家，其畫風受到趙孟頫的影響。張士誠兵敗身亡后，收藏者不得不裁去原款，偽托趙孟頫所作，實是為了將畫作保存下來而不是為了欺世盜名。因此，此圖雖非出自趙孟頫，也有特殊的歷史和藝術價值。