葉企孫的科學世界觀，不僅表現在對待自然科學研究的態度當中，也表現在觀察和處理社會事務的方式當中。他力圖弄清社會發展的客觀規律，堅持按客觀規律辦一切事，不阿世媚俗，不為私利和官場勢力所左右，把科學興國的想法與實現這個想法的科學思維結合起來，終於使青少年時期的科學興國夢想變為了事實。
在葉企孫早年的清華生涯中，有一件事情必須提到。1915年9月18日，由葉企孫倡議並與同級同學共同成立了清華校史上第一個學生團體——“科學會”。葉企孫還為科學會擬訂了詳盡的章程、宗旨和工作計劃，後來他的設想幾乎完全實現了。這個清華校園中的小社團，每2周舉行一次科學報告會，由會員輪流作報告。每個會員按照自己的專業、特長，主講各學科領域的知識信息，範圍極廣，如天演演說、蘋果選種、煤、無線電報之設備、測繪法、力、廢物利用、生物與其境遇之關係、菌、通空氣之善法、江西之瓷業、捕蝗之法等。
這些青年自己獨立舉辦的科學報告會，其選題的廣泛和內容的學術價值，絕不亞於當今大學中的各類報告會。這些報告會，不僅使他們增長了知識，而且鍛煉了他們進行學術研究和組織社會活動的能力。近百年以後，李政道博士在追憶此舉時指出，這種科學活動，對青年學生的素質培養極有價值。而這一切發生在中國大學的起步之初，發生在中國學術教育的發軔之時，而且是少數青年才俊的自發行為，這不能不讓人備感驚奇。
如果把這一事件放在曆史的框架中，我們就會充分認識到，以葉企孫為代表的中國近代科技先驅，為民族和國家所做出的開天辟地的貢獻。在葉企孫成立科學會的前3天，即1915年9月15日，陳獨秀在上海創辦《青年雜誌》，倡導理性與科學精神；到了1919年1月15日，陳獨秀主編的《新青年》雜誌第6卷第1號上，便明確倡導“隻有德先生、賽先生可以救治中國政治上、道德上、學術上、思想上的一切黑暗”。至此，科學與民主終成為新文化運動的旗幟與主旨。
史學家認為，“五四”運動和陳獨秀主編的《新青年》，開創了科學與民主的呼聲，對國人的曆史觀產生了重大影響。嚴謹地說，這種觀點值得商榷。實際上，在五四之前4年，即1915年元月，清華留學生任鴻雋、趙元任等先進的留美知識分子所創刊的《科學》，已經真正科學地闡明了“科教興中華”這個真理，“然使無精密、深遠之學，為國人所服習，將社會失其中堅、人心無所附麗，亦豈可久之道。繼茲以往，代興於神州學術之林，而為芸芸眾生所托命者，其唯科學乎，其唯科學乎！”
1915年3月2日，葉企孫在清華學校圖書館，見到從美國寄來的《科學》創刊號時，立即被其所吸引。3月27日，他在日記中感歎道：“吾國人不好科學而不知20世紀之文明皆科學家之賜也！”該年的10月5日，清華留美學生在康奈爾大學成立“科學社”，不久後定名為“中國科學社”，以“聯絡同誌，共圖中國科學之發達”為宗旨。
次年9月，葉企孫寄函美國，報名參加中國科學社，並彙去會費。有史家認為，這是中國的第一個科學社團。其實，葉企孫在清華學校創立的科學會，比它還要早1個多月。僅此一事就足證他見識非凡。從青年時代起，就顯示出了一個事業家的優異品質。
中國科學社的創建群體和清華科學會中的絕大多數人，都受過正規而嚴格的自然科學的訓練，他們懂得自然科學語言，有著嚴謹的科學精神，親身考察過西方社會的科學文明及其對社會進步所起的作用，所以他們終生從事科教事業，鍥而不舍地宣傳科學精神，真正開啟了啟蒙運動的序幕，吹響了同愚昧落後展開鬥爭的號角。從這個意義上說，中國孕育出真正意義上的科學、科學家、科學精神，正是始於葉企孫的年代。
留學哈佛
1918年，葉企孫從清華畢業，赴美國芝加哥大學學習物理，1920年獲物理學學士學位；並於同年9月進入哈佛大學研究生院，攻讀博士學位，師從實驗物理大師P·W·布裏奇曼（1946年獲諾貝爾物理學獎）。
1921年，哈佛大學教授W·杜安主持一項重要物理實驗——精密測定普朗克常數（h），邀請葉企孫和另外兩位學者參加。當年3月開始實驗，短短幾個月，他們就用X射線方法測定h，研究結果在1921年上半年的《美國科學院院刊》和《美國光學學會學報》上發表，很快被國際科學界公認為當時最精確的h值，並沿用了十多年。美國物理學家康普頓在1935年所著書中，稱該實驗是“一次對普朗克常數最為可靠的測定”。