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徽因的演讲发生空难身亡，仍然为徐志摩哀伤。1928年与林徽因在渥太华结婚后赴欧洲考察各地建筑，回国后在沈阳东北大学（张学良时任校长）任教，在那里创立了中国现代教育史上第一个建筑学系。同时成立了建筑师事务所，设计建造了东北大学主楼，并测量考察了清昭陵的建筑，当时就试图保护沈阳钟鼓楼，但不被当地政府採纳，终于被拆毁。