열아홉 나이에 해방된 조국에 무언가 보람된 역할을 해보고 싶다는 소박한 열정 하나로 이화여자 대학교 영문과 2학년을 마치고 미국으로 유학을 떠났다. 전액 장학금 교환 학생으로 디킨슨 대에서 경제학과 사회학을 전공하고, 후에 보스턴 대 대학원을 졸업했다. 보스턴 대, 예일 대, 예일 대 로스쿨 등에서 강의하고, 예일 대 비교문화연구소(HRAF)연구부장으로 재직했다.

그녀는 한국 문화의 우수성을 알리기 위해서는 우리 문화와 비슷한 중국, 일본, 베트남 등의 문화를 비교 연구해 그 특징을 찾는 것이 중요하다는 것을 깨닫고, 컴퓨터가 등장하기 전 1960년대에 로마자가 아닌 비로마자를 모두 컴퓨터 코드화하는 비교문화정보체계를 만들었다. 이 시스템을 토대로 일본 국립민족학박물관과 국제일본문화연구센터에서 객원교수로 활동했으며 한국 문화와 한국학 선양에 힘썼다.

또한 1952년 남편과 함께 한국연구소(Korea Institute)를 설립하여 동서양의 문화적 이해를 증진시키고 한국과 동양의 문화와 전통을 소개하는 일을 시작했다. 무엇보다도 소수민족, 유색인종으로 차별받으며 자신의 정체성을 고민하는 이민 1.5세대와 2세대 젊은이들에게 우리 문화의 뿌리를 알리려 노력해왔다. 1970년부터 근 30년간 한국인-재미 한국인 연례회의를 열었고, 이것이 현재 한국연구소를 계승한 동암문화연구소(East-Rock Institute)의 차세대 지도자 양성 프로그램으로 이어져 내려오고 있다. 전혜성 박사는 동암문화연구소를 통해 미국 내 한국학 연구의 활성화, 특히 한국의 여성, 가족제도, 종교, 가치관, 한국인 디아스포라 등을 연구하는 한편, 동아시아 법과 문화를 비교 연구해 인류학과 사회학의 발전에도 큰 족적을 남겼다. 현재 동암문화연구소 이사장, 예일 대 비교문화연구소 명예 연구부장으로 있다.

6명의 자녀를 포함해 8명의 가족 모두 11개의 최고 학위를 취득하고, 자녀 모두 미국 하버드 대와 예일 대를 졸업, 또 1988년 미국 교육부에 의해 `동양계 미국인 가정교육 대상`으로 선정되며 큰 화제를 모은 바 있다. 2009년에는 첫째 아들 고경주와 셋째 아들 고홍주가 미 오바마 행정부 차관보급에 임명되었다.

저서로 『엘리트보다는 사람이 되어라』, 『섬기는 부모가 자녀를 큰 사람으로 키운다』,『여자야망사전』이 있으며, 학술서 6권과 논문 60여 편을 펴냈다. 한국 국무총리상, KBS 해외동포상, 미 코네티컷 주지사상, 비추미 여성상 등을 수상했으며 대한민국 국민훈장 석류장을 받았다. 2004년 한인 이민 100주년 준비위원회 주관의 지난 100년간 미국에 가장 공헌한 100인의 인사에 남편 故 고광림 박사, 첫째 아들 고경주, 셋째 아들 고홍주와 함께 선정되었다.

첫째 딸 고경신_하버드대를 졸업, MIT에서 이학박사 학위를 받은 뒤 중앙대학교 화학과 교수로 재직했다. 중앙대학교 자연과학대학 학장 및 일반대학원 과학학과 학과장을 지냈다.

첫째 아들 고경주_예일대 의대를 졸업하고 매사추세츠 주 보건후생부장관을 지낸 뒤 하버드 공공보건대학원 부학장을 지냈다. 2009년 오바마 행정부의 보건부 차관보로 임명되었다.

둘째 아들 고동주_하버드대를 졸업한 후 하버드대와 MIT에서 공동으로 의학박사와 철학박사 학위를 받았다. 의사로 활동하고 있다.

셋째 아들 고홍주_하버드대 졸업 뒤 영국 옥스퍼드로 유학을 다녀와 하버드 로스쿨에서 법학박사 학위를 받았다. 그 뒤 한국인 최초로 예일대 법대 석좌교수가 되었고, 예일대 로스쿨의 학장으로 몸담았다. 한국에서는 클린턴 정부 시절 인권 차관보를 지낸 해럴드 고로 더 잘 알려져 있으며 2009년 오바마 국무부의 법률고문으로 임명되었다.

둘째 딸 고경은_하버드대에서 법학박사 학위를 받고, 콜럼비아 법대 부교수를 거쳐 유색인종 여성으로는 최초로 예일대 로스쿨에서 석좌 임상교수로 재직 중이다.

막내 아들 고정주_하버드대 사회학과를 우등으로 졸업, 보스턴 뮤지엄 미대(Boston Museum of Art)와 뉴욕 비주얼 아트(Visual Arts) 대학에서 미술로 전공을 바꿔 그 분야 최고 학위인 MFA 학위를 받았다. 미술가로 활동하고 있다.