清华校内各式各样的学生社团如雨后春笋般涌现，其中就包括了叶企孙于1914年创办并出任社长的清华“科学会”。彼时，对“科学”的追求和向往已深深扎根于清华学子心中，伴随着他们日益高涨的热情，“科学会”逐渐壮大，乃至影响全国。

1918年，叶企孙登上赴美留学的“南京轮”，远赴芝加哥大学物理系学习。两年后，他以优异的成绩获得芝加哥大学物理学学士学位；同年9月，转入哈佛大学研究院攻读实验物理博士学位，师从后来获得诺贝尔物理学奖的教授布里奇曼。

叶企孙学成归国之时，恰逢清华学校在1925年创立大学部。在清华教务长梅贻琦的力荐之下，27岁的叶企孙到清华出任物理科副教授，担当起了筹建物理系的重任。

彼时，清华开设了高中物理学和大学部的普通物理学、力学、电磁学、光学微子运动的物质论、热力学、力学声学热学分子物理实验等21个课目，但师资力量仅有两个教授、一个讲师和两个助教。而在梅贻琦出任教务长之时，物理教授仅剩叶企孙一人，大量课业便压在了他身上。

第一届毕业生施士元如此回忆那段时光：“叶先生亲自上课。他担任的课与学生同步升级。我在一年级，他教一年级的普通物理；我升到二年级，他教二年级的电磁学；我升到三年级，他教三年级的光学；我升到四年级，他带我的毕业论文。当时采用的是美国大学的通用教材。叶先生教课很认真，遇到难度较大的地方，他会进行重点解释，有时启发学生思考。他讲话有点口吃，但这丝毫不影响他的教学效果。”

在不影响教学的同时，为了解决物理系师资严重不足的窘境，叶企孙开始着手招募物理人才。

第一个进入叶企孙法眼的是吴有训。在叶企孙留学美国期间，吴有训在留美学子中声名鹊起，起因是他近乎疯狂的实验精神。在短短几个月中，他连续用坏了20多个X射线管。之后，他又协助导师康普顿发表了数篇物理学论文，成功验证了康普顿效应。为此，康普顿获得了1927年诺贝尔物理学奖。

1928年的深秋，吴有训欣然接受了叶企孙的邀请，加入了清华物理系。为了表示对吴有训的尊重，叶企孙将他的薪酬水平定在了全系最高，甚至盖过了他这个系主任。

在叶企孙身体力行之下，尊师重教之风在物理系深入人心，而正是凭藉这一精神，叶企孙令清华物理系吸引了一批名家前来受聘，包括熊庆来、吴有训、萨本栋、张子高、周培源等等。欧美著名学者也被吸引到这里短期讲学，当中有欧洲著名物理学家玻尔、英国学者狄拉克、法国学者朗之万、美国信息论创始人维纳和欧洲航空权威冯·卡门等。短短几年之中，仅有一名教授的清华物理系成为了名师云集、具有国际水平的人才培养和科研基地。