清華校內各式各樣的學生社團如雨后春筍般涌現，其中就包括了葉企孫于1914年創辦并出任社長的清華“科學會”。彼時，對“科學”的追求和向往已深深扎根于清華學子心中，伴隨著他們日益高漲的熱情，“科學會”逐漸壯大，乃至影響全國。

1918年，葉企孫登上赴美留學的“南京輪”，遠赴芝加哥大學物理系學習。兩年后，他以優異的成績獲得芝加哥大學物理學學士學位；同年9月，轉入哈佛大學研究院攻讀實驗物理博士學位，師從后來獲得諾貝爾物理學獎的教授布里奇曼。

葉企孫學成歸國之時，恰逢清華學校在1925年創立大學部。在清華教務長梅貽琦的力薦之下，27歲的葉企孫到清華出任物理科副教授，擔當起了籌建物理系的重任。

彼時，清華開設了高中物理學和大學部的普通物理學、力學、電磁學、光學微子運動的物質論、熱力學、力學聲學熱學分子物理實驗等21個課目，但師資力量僅有兩個教授、一個講師和兩個助教。而在梅貽琦出任教務長之時，物理教授僅剩葉企孫一人，大量課業便壓在了他身上。

第一屆畢業生施士元如此回憶那段時光：“葉先生親自上課。他擔任的課與學生同步升級。我在一年級，他教一年級的普通物理；我升到二年級，他教二年級的電磁學；我升到三年級，他教三年級的光學；我升到四年級，他帶我的畢業論文。當時采用的是美國大學的通用教材。葉先生教課很認真，遇到難度較大的地方，他會進行重點解釋，有時啟發學生思考。他講話有點口吃，但這絲毫不影響他的教學效果。”

在不影響教學的同時，為了解決物理系師資嚴重不足的窘境，葉企孫開始著手招募物理人才。

第一個進入葉企孫法眼的是吳有訓。在葉企孫留學美國期間，吳有訓在留美學子中聲名鵲起，起因是他近乎瘋狂的實驗精神。在短短幾個月中，他連續用壞了20多個X射線管。之后，他又協助導師康普頓發表了數篇物理學論文，成功驗證了康普頓效應。為此，康普頓獲得了1927年諾貝爾物理學獎。

1928年的深秋，吳有訓欣然接受了葉企孫的邀請，加入了清華物理系。為了表示對吳有訓的尊重，葉企孫將他的薪酬水平定在了全系最高，甚至蓋過了他這個系主任。

在葉企孫身體力行之下，尊師重教之風在物理系深入人心，而正是憑藉這一精神，葉企孫令清華物理系吸引了一批名家前來受聘，包括熊慶來、吳有訓、薩本棟、張子高、周培源等等。歐美著名學者也被吸引到這里短期講學，當中有歐洲著名物理學家玻爾、英國學者狄拉克、法國學者朗之萬、美國信息論創始人維納和歐洲航空權威馮·卡門等。短短幾年之中，僅有一名教授的清華物理系成為了名師云集、具有國際水平的人才培養和科研基地。