吳宓追求毛彥文，是公開的，甚至是赤裸裸的。吳宓對毛彥文的愛，癡情、熱烈、執著、綿長，痛苦而絕望，好比宗教般的情感，持續了一生。與毛彥文的戀情，吳宓從不回避，甚至在課堂上與學生公開談論，並寫進自己的詩中。吳宓的《詩集》中題下不少未注姓名的情詩，都是為毛彥文而寫的。
毛彥文是吳宓心中永久的痛，他經常與賀麟、浦江清等人談他心中的遺憾與矛盾。1943年8月20日，已是知天命之年的吳宓於昆明寫下一首五言長詩《五十自壽》，對毛彥文的感情一如既往。二十世紀六十年代初，吳宓請西南師範大學美術係的一位老師根據相片畫了一幅毛彥文的肖像，懸掛在牆壁上，日日相對，夜夜相守。
然而，毛彥文並不愛吳宓。麵對吳宓鍥而不舍、愈演愈烈的追求，毛彥文不知如何是好，隻得與他保持若即若離的關係。吳宓認為這是她的矜持，或是在考驗自己，於是愛得越發熱烈。
他為毛彥文可以付出一切，舍棄一切。在一首詩中，他豪邁地寫道：
吳宓苦愛毛彥文，三洲人士共驚聞。離婚不畏聖賢譏，金錢名譽何足雲。
令吳宓萬分痛苦的是，每一次他都忍不住繼續寫信，繼續寄錢，而毛彥文也始終保持著兩人之間的信函往來。兩人關係雖沒有像吳宓所期望的更進一步，但仍然維持著吳宓所謂“柏拉圖式的愛情”。
這種既非單相思，又非純友誼，說愛情不是愛情，說不是愛情又像愛情的關係，吳宓以“苦愛”名之，其中之苦，豈能為他人所知？他在寄贈毛彥文的一闋詞裏吐露心聲：
一年辛苦都嚐遍，舊夢如煙，新恨長牽。醒枕孤燈隻自憐……
吳宓公開且不計後果地追求毛彥文，在學術界和文化界引起轟動，甚至一度超越了學術爭論與文化熱點。
吳宓的鍥而不舍最終打動了美人芳心。女人的骨子裏，總是喜歡被愛的，毛彥文亦不能免俗。可是，兩人的愛情未因來之不易而最終瓜熟蒂落。吳宓是一個充滿矛盾的人，保守與浪漫、新派與舊派居然在他身上會對立地存在著。當毛彥文心儀於他，準備談婚論嫁時，吳宓卻生出了一絲隱憂，既想和毛彥文成為夫妻，又擔心婚後會不和諧，兩種截然不同的心情，讓吳宓彷徨不已，患得患失。1931年3月，吳宓赴巴黎進行學術交流。他一反以前溫情脈脈的樣子，將電報拍到美國，措辭強硬地令毛彥文放棄學業，迅速趕往歐洲，與之完婚，否則各自分手。
此時的毛彥文，對吳宓窮追不舍的反應是複雜的，在被動承受吳之愛心的同時，仍不想去傷害老同學陳心一；麵對吳宓的感情反複、暴躁乖戾，她對是否與之完婚，需進一步深思熟慮；對吳宓不願轉往美國，非讓她前去歐洲方能結婚的做法，亦甚為不滿。在吳、毛的這場感情糾葛中，毛始終是一個被動者、勉強接受者，而吳在對毛的追求過程中，不隻感情動蕩不穩，且有強加給對方的意味。
毛彥文來了巴黎，吳宓又不想結婚了，改為訂婚。滿腔熱情而來的毛彥文大為狼狽，原來是對方費盡心機追求她，現在她鬆口了，對方又變了卦。毛彥文哭著說：“你總該為我想想，我一個30多歲的老姑娘，如何是好。難道我們出發點即是錯誤？”