Nell'estate di 1953 viene invitato allo Harvard International Seminar, alla Harvard University, a Cambridge, dove terrà due conferenze. A settembre Virginia Dortch diventa sua moglie e si stabiliscano a New York dove tenne espone nella Wittenborn One-Wall Gallery e nella Rose Fried Gallery nel 1954. Durante il suo soggiorno negli Stati Uniti venne a contatto con le personalità più importanti dell'epoca come i pittori Willem de Kooning, Mark Rothko, Jackson Pollock, Barnett Newman, Robert Motherwell ed il critico d'arte Clement Greenberg. In questo periodo, Dorazio si concentra anche sullo studio degli scritti di Kandinsky, la cui teoria sugli aspetti immateriali della pittura lo influenzerà notevolmente.Successivamente rientra in Italia dove continua un'intensa e costante attività espositiva con personali alla Galleria Apollinaire di Milano, alla Galleria del Cavallino a Venezia nel 1955 e alla Galleria La Tartaruga a Roma nel1957.
I viaggi negli anni successivi in molte città europee tra le quali Parigi, Londra, Praga, Düsseldorf e Berlino contribuiscono a diffondere la sua popolarità e la sua fama anche lontano dall'Italia.. Nel 1960, fonda il dipartimento di belle arti alla School of Fine Arts nella Pennsylvania University di Filadelfia, che negli anni sessanta era stata riconosciuta come la scuola d'arte e di architettura migliore degli Stati Uniti e della quale ricoprirà l'incarico di direttore e per un semestre l'anno anche di professore sino al 1967. Espone in tre edizioni della Biennale di Venezia nel 1960 dove invitato da Lionello Venturi gli viene dedicata una sala personale e poi nel 1966 e nel 1988.
Nel 1961 è a Berlino, poi a Parigi dove riceve il Premio Kandinsky e il primo Premio della Biennale des Jeunes mentre una sua personale è allestita negli spazi del Kunstverein di Düsseldorf. Nel 1965 partecipa alla mostra "The responsive eye" al MoMA di New York. Nel 1968 Dorazio risiede per sei mesi a Berlino dove insegna presso la Deutsche Akademishe Austauschdienst. Nel 1970 interrpmpe definitivamente l'attività di insegnamento per dedicarsi esclusivamente alla pittura.
Nel 1974 si trasferisce definitivamente a Todi dove acquista un antico eremo Camaldolese e qui continua a creare fino al 2005, anno della sua morte.