赵忠尧入南京高等师范就读时,南京高师正要扩建为东南大学,1924年毕业后,他留在东南大学,并遇到了改变他一生命运的人——中国近代物理学奠基人叶企孙。叶企孙从国外归来至东南大学任教,赵忠尧成为叶企孙的助教!
1925年夏天, 清华学堂筹办大学本科,请叶企孙前往,就这样,赵忠尧同叶企孙一同北上清华。第二年,清华大学成立物理系,叶企孙担任系主任,赵忠尧也正式成为清华的教员,开始担任实验课程。
在清华的工作中,赵忠尧愈发深感中国与西方的巨大差距,而无法接触到世界科技前沿,更让他焦急万分!
1927年夏天,赵忠尧已经等不及公费名额,他决定,自费去美国留学!向老师和朋友借了一些钱,又申请了清华的半费补助金,只带了简单的生活用品,他就远赴重洋,去了加州理工学院攻读博士学位,师从刚刚获得诺贝尔物理学奖的密立根教授!