Hier ein Ausschnitt aus der Liste der Auszeichnungen die Dyson in seiner langen Karriere für seine wissenschaftlichen Arbeiten bekam:
1969 wurde ihm die Max-Planck-Medaille verliehen. 1965 bekam er den Dannie-Heineman-Preis, 1966 die Lorentz-Medaille der Königlich Niederländischen Akademie der Wissenschaften und 1968 die Hughes Medal der Londoner Royal Society. 2000 bekam er den Templeton-Preis, der für Arbeiten zur Verbindung von Wissenschaft und Religion vergeben wird. 2003 erhielt er den Pomerantschuk-Preis. 1991 erhielt er die Oersted Medal.
Er ist seit 1952 Mitglied der Londoner Royal Society und seit 1964 der
National Academy of Sciences der USA. Er ist Ehrendoktor der Yeshiva University (1968), der Universitäten von Glasgow (1974) und Princeton (1974). Seit 1975 ist er korrespondierendes Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften.