曾发动戊戌变法，为躲避慈禧太后迫害而流亡海外，所以梁思成出生于日本东京，1912年辛亥革命后，随父母从日本回国，曾在北京崇德国小及汇文中学就学。1915年入北平清华学校（1928年之后的清华大学），1923年毕业于清华学校高等科。1924年和林徽因一起赴美国费城宾夕法尼亚大学建筑系学习，1927年获得学士和硕士学位，又去哈佛大学学习建筑史，研究中国古代建筑（未毕业）。在求学期间，因为其父梁启超和未婚妻林徽因的关系，结识了徐志摩。虽然尔后因徐志摩对林徽因抱持好感而略有嫌隙，但是日后得知徐志摩在赶往想要听他与林