1910年8月16日，胡適、趙元任等留美學(xué)生在上海碼頭登船“放洋”，抵達(dá)美國(guó)后，分屬于不同的學(xué)校就讀，趙元任與胡適等人同入康乃爾大學(xué)（按：即胡適早年所說(shuō)的康南耳），胡讀農(nóng)科，后入文學(xué)院，主修哲學(xué)；趙讀數(shù)學(xué)、物理。1914年，趙元任以全?？偡值谝幻某煽?jī)畢業(yè)，并與任鴻雋（叔永）、楊銓（杏佛）、胡達(dá)（明復(fù)）、張準(zhǔn)（子高）、周仁等等十幾位中國(guó)留學(xué)生發(fā)起組織成立“中國(guó)科學(xué)社”，出版《科學(xué)》月報(bào)，以“聯(lián)絡(luò)同志，研究學(xué)術(shù)，以共圖中國(guó)科學(xué)之發(fā)達(dá)”為宗旨，開(kāi)展科學(xué)活動(dòng)。與此同時(shí)，趙元任開(kāi)始研究中國(guó)語(yǔ)言學(xué)，并與胡適等人寫出了以“中國(guó)語(yǔ)言問(wèn)題”為主旨的若干篇討論文章。1915年，胡適入哥倫比亞大學(xué)從杜威研修哲學(xué)，趙入哈佛大學(xué)攻讀哲學(xué)和科學(xué)史。1917年5月22日，胡適在哥大參加了博士學(xué)位答辯后匆匆歸國(guó)，旋任教于北京大學(xué)，未久即成為新文化運(yùn)動(dòng)的主將，中國(guó)文化史上一個(gè)倡導(dǎo)白話文的“胡適時(shí)代”業(yè)已來(lái)臨。

1918年，趙元任獲哈佛哲學(xué)博士學(xué)位，1920年應(yīng)聘回國(guó)入清華學(xué)校任教，擔(dān)任物理、數(shù)學(xué)和心理學(xué)教師。同年10月，英國(guó)大哲學(xué)家羅素來(lái)華到各地做學(xué)術(shù)演講，趙元任被推薦擔(dān)當(dāng)羅氏的翻譯。此前，美國(guó)大哲學(xué)家杜威來(lái)華講學(xué)，由“爆得大名”的胡適擔(dān)當(dāng)翻譯，此時(shí)可見(jiàn)趙元任在人們心目中的地位已直逼胡適，非同尋常了。1921年8月，趙元任應(yīng)美國(guó)哈佛大學(xué)之聘任講師，主要講授中國(guó)語(yǔ)言學(xué)，同年出版了《國(guó)語(yǔ)留聲片課本》，并發(fā)表《國(guó)語(yǔ)羅馬字的研究》等論文，對(duì)中國(guó)現(xiàn)代語(yǔ)言學(xué)具有開(kāi)創(chuàng)奠基之功。1925年，趙在美國(guó)所做的驚人成就被清華大學(xué)教務(wù)長(zhǎng)張彭春得知，乃有向曹云祥校長(zhǎng)薦舉之事。