省立工学院（今国立成功大学），但丁肇中放弃保送，参加联考。后来参加联考失利，又考进台湾省立工学院机械工程系。入学未久，于1956年9月，丁肇中旋以志趣不合为理由办理休学迅速离开省工学院，随后进入美国密西根大学，才算正式进入高等教育学府修习工程学、数学和物理学。1959年，获得数学和物理学学士学位。1962年获得物理博士学位。并在求学过程中，认识了凯伊·库尼（Kay Kuhne）。
毕业之后.毕业后，他立志要从事研究工作，于是选择了在瑞士日内瓦欧洲核子研究中心一份薪金较低的工作。一年