1910年，竺可楨考取第二期留美庚款公費生，他因中國是以農(nóng)立國，遂選入伊利諾大學(xué)農(nóng)學(xué)院學(xué)習(xí)。

畢業(yè)后，即轉(zhuǎn)入哈佛大學(xué)地學(xué)系，潛心研讀與農(nóng)業(yè)關(guān)系密切的氣象學(xué)。1914年，在美國康奈爾大學(xué)留學(xué)的任鴻雋、楊銓等人提議組織一個科學(xué)社，并創(chuàng)辦雜志向國內(nèi)介紹科學(xué)知識和科學(xué)思想。不久，科學(xué)社及其刊物就隨其創(chuàng)辦人一同轉(zhuǎn)到了哈佛大學(xué)。1915年10月，科學(xué)社正式定名為“中國科學(xué)社”。竺可楨成為“中國科學(xué)社”第一批成員，并積極參與社務(wù)活動。他從《科學(xué)》第2卷第2期發(fā)表文章以后，成為《科學(xué)》雜志最重要的作者之一。1915年竺可楨獲得哈佛大學(xué)碩士學(xué)位后，留在哈佛繼續(xù)深造竺可楨也是中國科學(xué)社最重要的領(lǐng)導(dǎo)人之一。由留美學(xué)生創(chuàng)建的中國科學(xué)社及其刊物《科學(xué)》雜志，使科學(xué)救國思想的宣傳有了相對固定的陣地和代表人物，并最終促使科學(xué)救國思潮的形成這期間，他先后發(fā)表了《中國之雨量及風(fēng)暴說》、《臺風(fēng)中心之若干新事實》等多篇論文，于1917年被接納為美國地理學(xué)會會員，并獲伊麥蓀獎學(xué)金。1918年，竺可楨以論文《遠東臺風(fēng)的新分類》獲哈佛大學(xué)氣象學(xué)博士學(xué)位，隨即懷著一腔報國為民的激情，于秋季返回闊別了8年的祖國。1920年秋，竺可楨改至南京高等師范學(xué)校，講授氣象學(xué)、地理學(xué)等。這年冬天，在南京師范學(xué)校的基礎(chǔ)上，開始籌建東南大學(xué)，1921年竺可楨任地學(xué)系主任。在此期間，發(fā)表了有關(guān)東南亞臺風(fēng)、天氣型、歷史上氣候變遷和闡述發(fā)展科學(xué)地理學(xué)等一系列專著，并當(dāng)選為中國科學(xué)社講演委員會主任（1923年）、中國氣象學(xué)會首屆理事（1924年）、副會長（1925年）等職。后因東南大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)鬧派系，竺可楨自1925－1926年曾轉(zhuǎn)任商務(wù)印書館編輯、南開大學(xué)教授各一年，至1927年重返東南大學(xué)任地學(xué)系主任。期間曾受中國科學(xué)社派遣，至東京出席第三屆泛太平洋科學(xué)會議。1928年應(yīng)中央研究院蔡元培院長之聘，在南京北極閣籌建氣象研究所，辭去中央大學(xué)地學(xué)系主任職務(wù)，任氣象研究所所長。出版了所著的中國第一本近代《氣象學(xué)》。自此至1936年4月，全力創(chuàng)建北極閣氣象臺的地面和高空觀測、天氣預(yù)報和氣象廣播等業(yè)務(wù)，推動全國氣象臺站建設(shè)，培訓(xùn)氣象人才，帶頭開拓氣象研究，8年中發(fā)表論著約50篇。并自1929年起屢次被選任為中國氣象學(xué)會會長。1933年參加第五屆泛太平洋科學(xué)會議中國代表團做首席代表，1934年與翁文灝等發(fā)起成立中國地理學(xué)會，1935年派人設(shè)立拉薩測候所，被選為中央研究院評議員。1936年任浙江大學(xué)校長（兼氣象研究所所長）?？箲?zhàn)爆發(fā)，敵焰迫近杭州時率校西遷江西泰和。西遷中，電告教育部并建議將存浙文瀾閣四庫全書內(nèi)遷。獲同意，由浙江大學(xué)協(xié)助運存貴陽。1938年，敵騎入贛，率校再遷廣西宜山，倡立“求是”校訓(xùn)。1939年冬，敵騎犯桂，12月率校遷黔北。1940年初定居遵義、湄潭，直至1946年夏復(fù)員返杭。正當(dāng)竺可楨忙于勘察第三次遷校新址時，他的次子竺衡和夫人張俠魂相繼病逝，竺可楨在這突來的打擊下，以極大堅毅忍住精神創(chuàng)痛，順利完成了遷校任務(wù)。至此6年中，竺可楨銳意發(fā)展浙江大學(xué)，開展科學(xué)研究，提高學(xué)術(shù)與教學(xué)水平，擴充院系，設(shè)分校，培植良好學(xué)風(fēng)，使浙江大學(xué)聲譽大增。