刘允斌换专业以后，因为学习太过拼命，他的身体很快垮了，还大病了一场。刘少奇得知以后，专门给他写了一封信说：

要知道，如果一个人失去了健康，就意味着失去了一切。必须马上改变那种摧残身心健康的学习方法。刘允斌接受了父亲的建议，从此以后，尽管他学习依然刻苦，但不再蛮干，而且每天坚持跑步锻炼身体。

不久以后，刘允斌在学校里收获了爱情，化学系有一位女同学叫玛拉，她的父亲是一位高级知识分子、全苏科学院通讯院士，玛拉为人热情，学习也十分优异，两人很快就相爱了。但刘允斌也知道，自己将来肯定是要回国的，如果他和玛拉结合了，届时她会不会和自己一起到中国来？

她的父母会不会拖她的后腿？她在中国的生活会习惯吗？于是刘允斌打算先带玛拉回国看看，让她也有一个适应的过程。1950年暑假，刘允斌带着玛拉回到了已经阔别11年的祖国，刘少奇和王光美见到儿子和未来的儿媳后，非常高兴，专门为他们举行了家宴。

席间刘少奇告诉儿子：“玛拉初到中国，会对一切感到不适应的，你从现在起就应该在各方面帮助她适应。”于是刘允斌带着玛拉在北京四处游玩，但玛拉还是觉得中苏之间的生活习惯差异太大，如中国没有莫斯科大剧院，看不到芭蕾舞，还有语言的障碍也难以克服，如果没有刘允斌在身边为她翻译，她根本听不懂中文。这也预示着他们的爱情最终很难圆满。1952年，刘允斌以优异的成绩从莫斯科大学化学系毕业，他又继续攻读研究生。不久以后，他和玛拉结婚了，婚后他们生了一男一女，一个叫索尼娅，一个叫阿廖沙。

1955年，刘允斌研究生毕业，拿到了副博士的学位。刘允斌毕业后，到莫斯科化学研究所工作，担任高级研究员；玛拉也在莫斯科大学担任了一个教研室的主任，两人的收入十分可观，生活非常富裕。

但就在此时，刘允斌收到了刘少奇的来信，信中说：

祖国和人民等待着你的归来。在个人利益和党的利益发生冲突的时候，我相信你一定能无条件地牺牲个人利益，而服从党和国家的利益。刘允斌知道自己此时应该回国了，她试探性地问玛拉：“你愿不愿意和我一起到中国去？”但玛拉摇摇头说：“现在我们情况不同了，我们有了孩子，有了稳定而称心的工作。你要是回去了，我和孩子怎么办？我年迈的父母谁来照顾？”但刘允斌坚定地说：“但中国还没有核专家、没有原子弹，更需要我回去。我请求你和孩子们一道去中国，也许我们在那里更能发挥作用，更能为共产主义事业作出贡献。”玛拉知道自己说服不了丈夫，于是想尽一切办法，动员亲戚、同事、朋友，来做刘允斌的思想工作，希望他能够留在苏联。