1923年，一個不被人注意的衣著樸素、不苟言笑的青年人來到巴黎大學，正趕上夏季考試。這個從沒在巴黎大學上過一堂課的年輕人，憑著自己深厚的數學功底，順利地考入了巴黎大學。隨後，他又選擇了微積分、理論力學、普通物理學三門主課，以中國人的頑強毅力，刻苦攻讀，僅僅一年，就順利地通過了這三門主課的考試，獲得了數理科學碩士學位。這是巴黎大學的校史上從來沒有過的事。嚴濟慈，這個來自中國的留學生的名字，一夜之間，傳遍了整個巴黎大學。
但他並沒有止步於此，而成為63歲的著名法國物理學家夏裏·法布裏教授親自指導的研究生，在教授的實驗室從事研究工作。
光陰荏苒，春去秋來。嚴濟慈將實驗室當作了自己的家。他把寶貴的分分秒秒都用在執著的探索中，除了睡覺時間，他幾乎都待在實驗室裏。按規定，下班後，實驗室的水、電、煤氣都停止使用，大門的鑰匙由看門人保管，但對嚴濟慈例外。他可以隨時去取實驗室的鑰匙，即使夜間做實驗，水、電、煤氣也照常供應。法國人對這個勤奮的年輕人顯得格外寵愛。
1927年6月，新近當選法國科學院院士的夏裏·法布裏在他首次出席的法國科學院的例會上，宣讀了一篇名為《石英在電場下的形變和光學特性變化的實驗研究》的論文。
讀完之後，會場上響起熱烈的掌聲，不少科學家還激動地站起來，極為肯定這篇論文中的發現成果。
“不過，這篇論文不是我的研究成果。”法布裏滿是皺紋的臉上露出了神秘的微笑。
全場一片嘩然。“那是誰的？”眾人交頭接耳，疑惑不解。
“這是我的中國學生嚴濟慈完成的。”
話音剛落，全場一片沉寂，緊接著爆發出雷鳴般的掌聲。
在曆史悠久的法國科學院第一次宣讀一位中國人的論文所帶來的震撼，立即成為轟動巴黎的頭條新聞。聞風而來的新聞記者擠破了實驗室的大門，鎂光燈閃爍著，各種各樣的提問使嚴濟慈招架不住。嚴濟慈因此成為世界上第一個精確測定居裏壓電效應“反現象”的科學家，也成為第一位獲得法國國家理學博士學位的中國人。
1927年嚴濟慈回國後除了在各大高校任教，還在北平與北平物理學界人士集會商榷，於1932年創建了中國物理學會。20世紀30年代是嚴濟慈科學生命力最旺盛的時代。這個時期，他與助手共發表50餘篇學術論文，除了幾篇在《中國物理學報》上發表，其餘都發表在法、英、德等國的權威學術刊物上，取得了不少富有開創性的重大成果。
在此期間，嚴濟慈為祖國未來培養了幾代傑出的科學精英。嚴濟慈帶著學生們搞研究，教他們外語和專業知識。隻要他發現很有才華的青年，都會為他們及時提供出國深造的機會。如著名核物理學家錢三強，就是由他親自帶到法國，推薦給巴黎大學鐳學研究所著名的居裏實驗室。
1937年，嚴濟慈赴法國訪問。剛到巴黎不久，震驚中外的盧溝橋事變爆發了。
在巴黎國際文化合作會議上，輪到嚴濟慈發言時，他慷慨陳詞，公開譴責日本侵略中國和威脅轟炸古都北平的罪行。會議結束後，嚴濟慈立即準備回國，許多好心的法國科學界同行力勸他留在巴黎。
嚴濟慈婉言謝絕了師友的好意。1938年初，他啟程回國，途經裏昂，接受了當地記者的采訪。“我雖一介書生，不能到前方出力，但我要立即回到我的祖國，和四萬萬同胞共赴國難……”
嚴濟慈再次發表的抗日言論，致使他和他在北平的家都遭到日本特務的監視。嚴濟慈隻好把物理研究所遷到昆明，從此投身於抗日洪流，全力從事軍需用品的研製和與國計民生有關的應用物理研究工作。
新中國成立後，嚴濟慈出任中國科學院辦公廳主任等職，依然帶領新老科學家團結一致，建設中國經濟，發展科學事業。