学医报国 勇于开拓
在日本东京帝国大学求学期间，杨述祖深切地感受到中国留学生不论在日常个人生活上或是学校集体生活中，常常受到日本学生的欺侮压迫，因而在心里逐渐产生了对日本人的愤恨。身在异国他乡，他多么希望自己的国家有一天也能富强起来抗衡日本，于是他内心深处努力向上、出人头地的思想也日益增加。鉴于当时中国寄生虫病广泛流行，严重危害着中国人民的健康，杨述祖深感责任重大，立志以严重危害中国人民健康的寄生虫病病理为研究方向。在三年的研究生学习期间，杨述祖把自己每天的生活轨迹限定于图书馆——实验室——宿舍之间，经过刻苦学习和深入研究，顺利地完成了“实验中华支睾虫病的造血器官病变及其血象变化”的毕业论文。此间，他还用狗作绦虫病与贫血的实验研究，证明了绦虫不能引起恶性贫血，否定了当时绦虫能引起恶性贫血的学说。由于这一结论与当时流行的观点相反，他的日本老师不以为然，后来亲自看了他的研究工作和结果后才信服，并感到十分惊讶。这一研究成果发表后，得到了日本科学界的一致赞赏并广为引用。
由于杨述祖勤奋好学，治学严谨，深得导师的器重和赏识，日本校方和导师曾多次挽留他继续留校作研究工作，并允以优厚待遇。但他眷恋祖国，心系国内的寄生虫病研究，婉言谢绝，1931年4月毅然回国，结束了12年之久的留日生涯，回到上海。20世纪三十年代，中国对寄生虫病病理学的研究几乎还是一片空白。在当时的日本主任教授的介绍下，杨述祖到“上海自然科学研究所”病理科工作，该所是日本人用“庚子赔款”创办的，是日本“东方文化事业委员会”的一个分支机构。杨述祖初到这里当助手，白手起家在国内开始了寄生虫病病理学的研究工作。
地方病、寄生虫病研究离不开现场调查，杨述祖曾多次深入疫区，亲自给患者进行各种检测，获得大量第一手资料，通过深入研究获得重要研究成果。1930年代，他就多次深入到苏北地区邳县一带的农村，对当地严重流行（严重贫血伴巨脾）的黑热病等地方性流行病进行深入的调查。当时许多患者因患黑热病而导致严重贫血和巨脾症。为了查明病因和发病机制，他曾多次带干粮亲赴现场，在十分困难的条件下，对患者进行检查和开展脾穿刺研究，阐明了巨脾症系由黑热病原虫（杜氏利什曼原虫）刺激网状内皮系统增生而引起，为临床有效地治疗黑热病提供了重要的理论和实验依据，为制服黑热病作出了重要贡献。
为了阐明姜片虫如何引起贫血，他亲自肩扛几十斤重的猪到实验室进行试验（猪是姜片虫的主要中间寄主，也是主要的传染源），经过日夜奋战，功夫不负有心人，杨述祖在缺乏任何临床和实验相关资料的情况下，通过对猪进行反复实验，终于弄清楚了姜片虫病对贫血的影响。1935年秋，杨述祖提出的“寄生虫病性贫血的实验病理学研究”论文，经日本东京帝国大学医学部教授会鉴定，一致通过授予杨述祖东京帝国大学医学博士学位（编号为2086的学位证，至今仍保存于华中科技大学同济医学院人事处）。当时这一喜讯震惊了日本医学界，同时也引起了国内医学界的高度关注。当年的日文报刊上说：“杨述祖是获得日本医学博士学位的第一位中国人。”这为希望热心报效祖国，为祖国医学事业施展抱负和才智的杨述祖展示了广阔的道路和前景。1936年，杨述祖由上海自然科学研究所的一名助手被提升为该研究所的副研究员。1937年又晋升为正研究员。