南开大学预科二年乙组读书，次年8月升入南开大学理科，决心攻读物理学。南开大学当时没有物理系，他打听到电机系有一位物理学教授叫顾静徽，就投到她的门下，成了她唯一的物理专业的学生。顾非常赏识这位好学不倦的学生，为他单独开课。曾在南开大学任教的饶毓泰归国后到北京大学任教，郭永怀仰慕饶毓泰，顾静徽推荐他转学北京大学。1933年，郭永怀通过北京大学入学考试，考入北京大学物理系，1935年毕业。1939年考取中英庚子赔款出国留学名额，1940年赴加拿大多伦多大学应用数学系学习，半年后获硕士学位。1941年到美国加州理工