Tuy nhiên, trong quá trình học tiến sĩ, Trương Ích Đường và Mạc Tôn Kiển đã có nhiều bất đồng trên các bài báo học thuật. Điều này khiến con đường tốt nghiệp của Trương Ích Đường gặp nhiều khó khăn, ông khó tìm được công việc ở Mỹ.
Lúc này, Đại học Bắc Kinh vẫn dõi theo Trương Ích Đường. Họ biết rõ tài năng của ông và muốn mời ông trở về Trung Quốc làm giáo sư. Thế nhưng, ông đã từ chối và chọn cách làm bồi bàn để có tiền hoàn thành chương trình tiến sĩ.
Để có thể sống sót tại Mỹ, ông đã làm rất nhiều việc để mưu sinh như bồi bàn, rửa bát đĩa, chuyển phát nhanh. Cuộc sống khó khăn tới mức ông chỉ có thể ăn 1 bữa mỗi ngày.
Công việc tay chân này khiến Trương Ích Đường trở nên rất nóng nảy. Trong thời gian này, ông vẫn không ngừng nghiên cứu về toán học. Ông không muốn nghĩ tới việc kiếm tiền nên suốt 7 năm chịu cảnh sống khổ sở.
Sau đó, vào năm 1999, một người bạn của Trương Ích Đường đã nghe về hoàn cảnh của ông nên ngỏ ý muốn mời ông về làm trợ lý giáo sư và giáo viên tại Đại học New Hampshire (Mỹ). Tháng 4 năm 2013, Trương Ích Đường hoàn thành nghiên cứu tiến sĩ của mình.
Vào ngày 7 tháng 4 cùng năm, Trương Ích Đường đã gửi bài báo lý thuyết số của mình "Phỏng đoán số nguyên tố kép". Lúc này, Trương Ích Đường đã 58 tuổi nhưng cuối cùng ông đã thành công, trở thành một nhà toán học nổi tiếng thế giới.
Ngày nay, Trương Ích Đường đã nhập quốc tịch Mỹ thành công, trở thành giáo sư chính thức của khoa Toán tại Đại học California, Santa Barbara. Ngoài ra, ông cũng đã xuất bản bài báo "Khoảng giới hạn giữa các số nguyên tố", chứng minh sự tồn tại của vô số cặp số nguyên tố có khoảng cách nhỏ hơn 70 triệu.
Cuộc sống của Trương Ích Đường là chuỗi những ngày tháng thăng trầm nhưng dù có gian khổ như thế nào nữa, ông vẫn không từ bỏ niềm đam mê toán học của mình.