值得一提的是，其父雖受傳統文化的熏陶，但處於清末亂世，頭腦清醒、見識非凡，推崇西方近代科學及應用，並具革新思想。在父親言傳身教之下，葉企孫很小的時候就表現出了他的天資聰慧；葉父更是對他寄予厚望，親自教他啟蒙識字，學習詩書典籍。葉企孫在父親的思想影響下，不但奠定了紮實的國學基礎，也具有了超越時代的眼光，渴望學習西方的先進科學知識以強國。年幼的他很早就立下了大誌。
從小，葉企孫便把“性格恬靜沉毅”，“敬業、篤行、慎思”作為一生進德修業的信條，從而養成了他作為一代科教巨子的獨特秉性。他的倫理道德觀念，如在家國、父兄、長幼、己群，以至義利、文野等方麵，絕對是傳統的。
而他的一言一行，也絕對奉行儒家準則。如不論是公開還是背後，提到過世的列祖列宗時，一定要加上“先考妣”3個字；提到在世的父母等長輩時，一定要加上“大人”；陪同父親外出，一定要說“侍父”或“侍親”；對於傳道授業的老師，他總是禮敬有加；對平輩和朋友，他一貫表現出坦誠與敦厚的古風。
少年葉企孫無論走到哪裏，周圍總有一批誌同道合的同窗學友，平時盤學論業，親密無間。他們中間如果有人發生了這樣或那樣的不幸，他總是由衷地投以同情，並熱情地給予幫助。而且，他總是把別人的優點牢牢記在心裏，念念不忘。
作為留美預備班，清華學校教授的主要是中學課程；但很注重對學生進行“全麵人格”教育，奉行卓有遠見的“三通”教育思想（中西會通、古今融通、文理會通）。正是這樣的學習環境，滋養了葉企孫的非凡才華，讓他逐漸嶄露頭角。
而且，葉企孫對古代文化典籍的研究和鑒賞，也頗具功力。他曾深入研讀過《詩經》、《左傳》、《國語》、《史記》、《漢書》等古籍，還做出了詳細的讀書筆記。葉企孫還是賦作古詩的高手，路遇名勝，興之所至，常妙語天成。1915年9月，他路過南唐名勝滁州，即興賦詩：“車出繞滁州，雲陰特地愁。傳聞今年熟，家家釀美酒。”
青少年時代的科技雄心
葉企孫自幼聰穎過人，並具有高尚的誌趣、強烈的求知欲和深嚴的治學功力。葉企孫在清華求學期間，真正做到了刻苦攻讀、寸陰必惜。他讀書不但係統、仔細、有著明確的目的性，而且常常是夾讀夾議，經常要做出心得、劄記、述評之類，真正做到了廣讀、深思、博察。
在清華，年輕的葉企孫表現出了非凡的學術能力。早在1914年，他就以高中二年級的程度，完成了學術論文《考證商功》。1916年10月11日，他在《清華周刊》第82期上發表了另一學術論文《革卦解》。從10月25日起，他在《清華周刊》上連續發表他的學術力作《天學述略》；同年12月又在《清華學報》上發表《中國算學史略》。此外，《孫子算經擇粹演代》、《劉徽九章擇粹演代》、《九數通考擇粹演代》等，都是他這時期完成的學術專著。
1915年時的葉企孫剛滿17周歲，但他卻已經以一個成熟學者的姿態，同校內外、國內外的不少出版部門或編纂機構打過交道了。史料表明，此時的葉企孫，已同國內的商務印書館及美國的《科學》雜誌等建立起了經常性的學術聯係。
逐步形成自己的科學思想
葉企孫入清華學校後不久，就在日記中寫道：“惜光陰、習勤勞、節嗜欲、慎交友、戒煙酒”。在清華的5年期間，葉企孫逐步形成了自己的科學思想。1915年7月31日，他在給清華同學劉樹墉的一封信中，提出了“清華科學會章程”。章程內容包括研究種類：算學、物理、化學、生理、生物、地文、應用工業和科學史；會員守則：不談宗教、不談政治、宗旨忌遠、議論忌高、切求實學、切實做事。
1915年3月18日，他聽了校醫《科學對於理想及實用之關係》的報告，在當日的日記中詳細記錄：布大夫演說，“先論中國人雖於古時能發明指南車、紙、筆、印刷術、火藥及種痘等，然普通人民無科學知識；故雖於文學、美術、哲學及宗教上代有進步，然於科學及製造上，則執迷不悟，故步自封，卒致毫無進步可言。”“又曰科學約分二類，一為理想的，一為實用的。理想科學及實用科學之分古矣，惟至今日，學者日廣見聞，日辟新奇。昔之所謂理想，今已成實事。學者乃知理想實用，本無限定，不過因時變遷耳。二者實二而一，理想為實用之母，實用為理想之成，此理想科學所以與實用科學平行而相成也，惟近日趨勢，學者每頌愛狄生（愛迪生）而忘奈端（牛頓），一輩子腦力薄弱而惡理者，因隨聲附和之，於東方亦然，華人視西人學說似癡人說夢話，亦不少見。此吾（布大夫自稱）所以斤斤於此，望諸君毋忽於理想科學也。”
從各種跡象來看，葉企孫從少年時代起，就奠定下了科學的（或者說是“唯物”的）宇宙觀；他似乎是一個“天然的”無神論者，而且對宗教有強烈的反感。在參加清華外籍教師的葬禮時，對牧師借機大傳教義，他就表現出厭煩的情緒。在清華求學期間，他對培根的科學方法與赫胥黎的進化論進行了深入的研究，由此奠定了他的科學精神與思維方式的基礎，並最終促使他完成了科學世界觀的轉型。