一九二四年林徽因考取了半官費(fèi)留學(xué)，與因車禍耽擱一年的梁思成，雙雙于六月起程往美國就讀賓夕法尼亞大學(xué)，同行的還有陳植。陳是陳叔通的侄兒，也去學(xué)建筑，后來成梁、林的終生摯友。海船一路風(fēng)浪，七月六日抵達(dá)彼岸紐約綺色佳（Ithaca）的康乃爾大學(xué)（Cornell University） ，他們先在這里利用暑假補(bǔ)習(xí)幾門課程。林徽因選修“戶外寫生”和“高等代數(shù)”，梁思成除“戶外寫生”外還選了“三角”與“水彩靜物畫”。九月正式入讀費(fèi)城（PhiIadeIphia）賓州大學(xué) （University of PennsyIvania），林徽因沒有如愿到建筑系，那時建筑系不收女學(xué)生，因為她們學(xué)此專業(yè)有諸多不便。林徽因只得落在美術(shù)系，但她一入學(xué)就上了三年級。那時，她的注冊英文名字叫菲莉斯（Lin Phyllis Whei-Yin）。幸好美術(shù)系和建筑系同屬美術(shù)學(xué)院，加上梁思成在建筑系，林徽因就不太困難地旁聽了建筑課程。

林徽因的天性，以及此前有過的一年多的英國生活使她便很快融入了異國的校園，她成為中國留學(xué)生學(xué)生會里社會委員會的委員。美術(shù)系三年級共有四名學(xué)生，林徽因與伊麗莎白?蘇特羅（Elizabeth sutro）友誼最深，她經(jīng)常到蘇特羅父母家里作客。蘇特羅晚年依然清晰地記得，林徽因“是一位高雅的、可愛的姑娘，像一件精美的瓷器……而且她具有一種優(yōu)雅的幽默感?！?/p>

另外一位美國同學(xué)比斯林在當(dāng)時的地方報紙上對林徽因有過生動報道：

她坐在靠近窗戶能夠俯視校園中一條小徑的椅子上，俯身向一張繪圖桌。她那瘦削的身影匍匐在那巨大的建筑習(xí)題上，當(dāng)它同其它三十到四十張習(xí)題一起掛在巨大的判分室的墻上時，將會獲得很高的獎賞。這樣說并非捕風(fēng)捉影，因為她的作業(yè)總是得到最高的分?jǐn)?shù)或偶爾得第二。她不茍言笑，幽默而謙遜，從不把自己的成就掛在嘴邊。

“我曾跟著父親走遍了歐洲。在旅途中我第一次產(chǎn)生了學(xué)習(xí)建筑的夢想?，F(xiàn)代西方的古典建筑啟發(fā)了我，使我充滿了要帶一些回國的欲望。我們需要一種能使建筑物數(shù)百年不朽的良好建筑理論。

“然后我就在英國上了中學(xué)。英國女孩子并不像美國女孩子那樣一上來就這么友好。她們的傳統(tǒng)似乎使得她們變得那么不自然地矜持。”

“對于美國女孩子——那些小野鴨子們你怎么看？”

回答是輕輕一笑。她的面頰上顯現(xiàn)出一對色彩美妙的、淺淺的酒窩。細(xì)細(xì)的眉毛抬向她那嚴(yán)格按照女大學(xué)生式樣梳成的云鬢。

“開始我的姑姑阿姨們不肯讓我到美國來。她們怕那些小野鴨子，也怕我受她們的影響，也變成像她們一樣。我得承認(rèn)剛開始的時候我認(rèn)為她們很傻。但是后來當(dāng)你已看透了表面的時候，你就會發(fā)現(xiàn)她們是世界上最好的伴侶。在中國一個女孩子的價值完全取決于她的家庭。而在這里，有一種我所喜歡的民主精神?！?/p>

（《中國姑娘將自己獻(xiàn)身于拯救她的祖國的藝術(shù)》，刊一九二六年一月十七日《蒙塔那報》）

林徽因聰明絕倫，在大學(xué)生的圣誕卡設(shè)計競賽中獲獎。那是用點(diǎn)彩技法畫的一幅圣母像，大有中世紀(jì)歐洲圣母像的蒼古感，這件珍貴的文物至今保存在學(xué)校的檔案館中。她用兩年時間，如期取得了美術(shù)學(xué)士學(xué)位，又作為建筑系旁聽生，竟然不到兩年就受聘擔(dān)任建筑設(shè)計教師助理，不久更成為這門課程的輔導(dǎo)教師。梁啟超為孩子們寄來了國內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的古籍《營造法式》，它是宋代李誡所著。父親的關(guān)懷無疑對兩個年輕人樹立起獻(xiàn)身中國建筑史研究的決心起到了不小的促進(jìn)作用。

那幾年留美中國學(xué)生興起了演戲風(fēng)，他們用的是中國的劇情，英語的對白。在《琵琶記》里，梁實秋飾蔡中郎，謝文秋飾趙五娘，冰心飾牛小姐，顧一樵飾牛丞相。余上沅、聞一多他們還醞釀成立“中華戲劇改進(jìn)社”。曾經(jīng)飾演過齊特拉公主的林徽因自然是大家發(fā)展入社的目標(biāo)。余上沅給胡適的信里提到：“近來在美國的戲劇同志，已經(jīng)組織了一個中華戲劇改進(jìn)社，社員有林徽音、梁思成、梁實秋、顧一樵、瞿士英、張嘉鑄、熊佛西、熊正瑾等十余人，分頭用功，希望將來有一些貢獻(xiàn)?！保ā逗m來往書信選》）朱湘給聞一多的信，進(jìn)一步發(fā)揮他詩人的想象，期望聞一多學(xué)成回到國內(nèi)，辦一所無門戶之見的藝術(shù)大學(xué)：“有梁思成君建筑校舍，有駱啟榮君擔(dān)任雕刻，有吾兄（按，指聞一多）濡寫壁畫，有余上沅、趙太侔君開辦劇院，又有園亭池沼花卉草木以培郭沫若兄之詩思，以逗林徽因女士之清歌，而郁達(dá)夫兄年來之悲苦得借此消失?！保ㄒ姟堵勔欢嗄曜V》）林徽因留學(xué)時期的業(yè)余戲劇活動，顯然是她獲得學(xué)士證書后進(jìn)入耶魯大學(xué)戲劇學(xué)院的重要誘因。她在著名的G. P. 帕克教授工作室學(xué)習(xí)，成為我國第一個在國外學(xué)習(xí)現(xiàn)代舞臺美術(shù)的學(xué)生。她的天賦及美術(shù)和建筑的基礎(chǔ)，使得她也得以在這個專業(yè)里出類拔萃。那時常有同學(xué)臨到作業(yè)交卷時請她救急，其中的一個后來成了百老匯有名的舞美設(shè)計師?？上Я只找蜃约河捎趯⒅饕ν度氲搅私ㄖ芯浚瑳]有能夠在這一領(lǐng)域大放光華。她終生只留下了一篇探討舞臺美術(shù)的文章《設(shè)計和幕后困難問題》（一九三一年八月二日《北平晨報》“劇刊”二十二期）。所幸，一九三五年冬天她應(yīng)曹禺之請設(shè)計《財狂》布景，難得一次展露了舞美才華。在天津演出的《財狂》據(jù)法國名劇《慳吝人》移植，曹禺主演。那幾天《益世報》《大公報》連日贊揚(yáng)林徽因的布景設(shè)計：

一進(jìn)瑞庭禮堂便遙見在舞臺上建筑的亭臺樓閣，后面繞著一道飛廊和樹木。……在蔚藍(lán)的天色下和玲瓏的庭院中，襯出各種人物的活動，好象一幅美麗的畫境，這不能不說是設(shè)計者苦心的結(jié)晶。幸虧三幕在空間上是一致的，不然對于這笨重的布景，真不知要費(fèi)多大工夫去搬弄。（水皮：《〈財狂〉的演出》）

（《財狂》）堪稱為舞臺空前的驚人的成功，布景方面，我們得很佩服林徽因女士的匠心：樓一角，亭一角，典麗的廊，蔥青的樹；后面的晴朗青色的天空，悠閑淡遠(yuǎn)，前面一幾一凳的清雅，都在舞臺上建筑了起來，無論角度，明朗暗色線，都和諧成了一首詩，有鏗鏘的韻調(diào)，有清濁的節(jié)奏，也是一幅畫，有自然得體的章法，有渾然一體的意境。這里我們慶祝林女士的成功。（伯克：《〈財狂〉評》）

布景和燈光，這不能不歸功于林徽因女士的精心設(shè)計，建筑師的匠心。一座富于詩意的小樓，玲瓏的佇立在那里，彎彎的扶梯……遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小月亮門，掩映著多年沒有整理的葡萄架，含羞逼真的樹木，是多么清幽……臺上的一草一木，一石一階，件件都能熨帖觀眾每一個細(xì)胞呢。（嵐嵐：《看了〈財狂〉后》）

林徽因留學(xué)期間胡適到美國訪問過一次，此時的林徽因非常思念故國，經(jīng)常十分煩惱苦痛，她把自己說成是“精神充軍”。林徽因替費(fèi)城教育會寫信請胡適來講演，主要意圖還是借機(jī)與老大哥說說話。此前林徽因和胡適雖有接觸，但未必是能夠?qū)υ挼呐笥?。胡適眼里的林徽因，除了是徐志摩的追求對象和梁思成的定局情人，更多是個聰慧的中學(xué)生，年幼小妹妹。攤開信紙真要下筆時林徽因感到有點(diǎn)唐突，甚至剛見胡適時還有些不自在，幸虧胡適有紳士氣度最終融解了她的忐忑。如愿的交談對林徽因來說無異于久旱逢雨，也引起她萬千感觸。

他們話題很廣，從宗教、政治到教育，特別是人事，人事里又少不了談徐志摩。林徽因偕梁思成離開北京，徐志摩與陸小曼熱戀，三年來發(fā)生的許多事情，萬里迢迢不免誤會。經(jīng)胡適排解，那些她不明白的疑竇一一都清楚了。往日以為深知的徐志摩其實她并未真正了解，或許還誤傷過他。林徽因與胡適交談后，檢出徐志摩所有來信再翻閱一遍，才逐漸看清楚了這位浪漫詩人。她請老大哥轉(zhuǎn)告徐志摩，希求彼此諒解，用徐志摩常說的話就是，“讓過去的算過去的”，不必重提了，永遠(yuǎn)紀(jì)念著。

徐志摩擔(dān)心美國的生活會寵壞林徽因，其實不然。三年的異域生活，經(jīng)歷過種種人事糾紛，林徽因已不再是北京四合院里那個愛做美夢，染一絲虛榮的嬌小姐了。她由人生的理想主義階段跨入了現(xiàn)實主義階段，胡適當(dāng)面稱贊她“老成了好些”。

林徽因開始走向成熟還有個重要因素，就是這兩年梁、林雙方家庭恰逢多事之秋。思成母親病故；林徽因父親不測，梁啟超被誤切掉一只腎臟，亦預(yù)示著距生命的盡頭不遠(yuǎn)。