臨時大學在長沙開課。但在那樣一個兵荒馬亂的時代，也隻能草草從事，一切勉強就緒。開學後不過1個月餘，戰局又急轉直下。南京淪陷，並發生大屠殺慘案，震驚全球。
此年終，日軍飛機轟炸長沙，戰局逼近武漢地區。臨時大學的學生，絕大部分是來自淪陷地區，已深嚐國破家亡之痛；麵臨當時戰局，思想上產生了新的劇烈震蕩。每個頭腦清晰的青年人，此時不能不考慮：前途何方？何去何從？國家焉在？人民焉在？
棄學參加抗日鬥爭
早在清華大學求學期間，葉篤正就已參加了抗日救亡工作。當時是日本軍國主義者侵略中國最瘋狂的時期。在愛國思想的驅動下，在清華大學的頭2年裏，葉篤正不僅參加了“一二·九”運動，也加入了“民族解放先鋒隊”。第三年他又走出校門，參加了“民族解放先鋒隊”所組織的青年學生救亡團，團長（或副團長）是清華十級同學劉毓恒（後改名為陳其吾），跟隨當時第二戰區副司令長官衛立煌的司令部做抗日宣傳工作。
此時擺在長沙臨時大學的學生麵前的，可以有兩個走向：一條路是繼續留在學校求學，跟著學校走；另一條路是掌握自己的命運，實現男兒報國之誌，投身抗戰或革命洪流。
當時，一批深受愛國主義教育熏陶的前南開學生，突然得到了一項特別的機遇：一位一貫鼓舞學生抗日的前南開中學國文教師張鋒伯（中共地下特別黨員），利用本人是陝西地方土紳的身份，謀得了陝西省臨潼縣縣長的職位，預備把臨潼縣創建成一座遊擊縣，以遊擊戰迎接日寇的渡河犯陝。而創建這樣的一個革命抗日縣政權，需要不少幹部。張鋒伯於是通過當時正在臨大上學的前南開中學學生（李璞、王大純、申憲文等，他們過去有過“政治聯係”）的聯係，征集同學們前往參加。
這個信息在長沙臨時大學南開校友之間傳播開來，頓時掀起了一個不小的波濤，其政治方向完全符合當時愛國青年向往參加抗日活動的心願。消息互相傳遞，不脛而走。南開校友之間的強勁凝聚力和愛國心產生了作用，在1938年春，先後有前南開中學35班、36班和37班的18位同學聚集起來，結伴去到臨潼，與張鋒伯會合，開始了一段富有浪漫情調、壯烈氣概的草莽英雄起義色彩的革命活動。在35班集體中，有葉篤正、李璞、王大純、李廉、徐文園（來自金陵大學）等5人。此時葉篤正已決心放棄學業，和這批至友同學一道，走上參加抗日鬥爭的道路。
這批南開學友在臨潼追隨張鋒伯，做了大量的工作：1、宣傳工作——向臨潼人民宣傳抗日戰爭，宣傳抗日民主統一戰線；2、組織工作——在臨潼民間組織抗日武裝，因為此時臨潼仍屬國民黨白占區，所以組織武裝力量是秘密進行的；3、文化下鄉——向臨潼人民宣傳文化、科學、教育和掃盲。為發動人民的抗日革命自覺性和積極性，他們也在農民當中展開一定的減租反霸運動。
經過半年的緊張工作，張鋒伯的隊伍取得了很大進展；在臨潼農民當中，發展了一支擁有3000條槍的秘密武裝，造成了一定聲勢，引起在臨潼的國民黨政府駐軍的注意。當年8月，國民黨駐軍宋希濂部逮捕了張鋒伯，投入監獄。相隨的南開同學即麵臨星散之勢。
經中共陝西省委的安排，一部分同學去陝北，進入抗日軍政大學學習，參加革命；一部分留在地方，到中學執教；一部分則回大學複學。大家又一次麵臨命運的再抉擇。
葉篤正最後選擇了回西南聯合大學複學的道路，再次長途跋涉，到達昆明，進入聯大地質地理氣象係學習。
這一年的經曆，是這位未來的科學家，在他的成長過程中，試圖無怨無悔以身許國的一段插曲。在這樣一個特殊的年代裏，愛國青年走過了崎嶇蹊徑，經受了堅苦磨練，是“天將降大任於斯人也”的前奏，這或許就是曆史的必然罷！
返校讀書：清華學士、浙大碩士到留美博士
1938年夏，葉篤正離開陝西臨潼，回到學校，重新讀書。後來，這個團隊的很多成員到了“紅色聖地”——陝北延安；而未到延安的同學，也大部分到了共產黨領導的組織裏，繼續做抗日救亡的工作。
1940年，葉篤正在昆明的西南聯合大學（分屬清華大學）地質地理氣象係畢業，獲得理學學士學位。同年考入已內遷至貴州湄潭的浙江大學研究生院，繼續攻讀氣象學專業（浙大當時是中國的氣象學中心，因“中國氣象學之父”竺可楨正是時任浙大校長），於1943年獲得理學碩士學位。