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(xué)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(fù)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(diào)到了建筑工程部所屬的建筑科學(xué)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(fù)責(zé)的浙江民居調(diào)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(gòu)圖上看畫幅右方頗顯局促，因而認(rèn)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(dāng)時商定，鑒定組采取不爭論原則，將不同意見作為附注標(biāo)注。謝辰生只負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作，啟功沒有參加這次鑒定，參加的5個中，徐邦達(dá)、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(dá)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(fù)起主要責(zé)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(dá)就很大度，他替故宮收進(jìn)的字畫，如果鑒定組認(rèn)為是假的，他也認(rèn)賬。

鑒定工作結(jié)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(nèi)容和題詩的時間地點，他判定，畫上的梧桐軒主人應(yīng)是張士誠之弟張士信。當(dāng)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(xué)藝術(shù)盛的孤島。傅熹年認(rèn)為，畫的作者應(yīng)是當(dāng)時居留在平江的一位名家，其畫風(fēng)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(shù)價值。