他在广州也遭到特务盯梢。为此周恩来调动军事调处执行部关系，将其从广州辗转北平到张家口最终到延安。1947年初，军调部将他安排到哈尔滨，在刘亚楼兼校长的东北民主联军附属语言学校参军并俄语。1948年初，中共中央决定抽调一批能力突出、政治可靠的青年干部，留学苏联接受高等教育，派遣工作由中共中央东北局具体负责，其中21名人中有叶正大。同年他加入中国共产党。1949年，因国耻家仇，叶正大决议学习飞机制造专业，并进入五年制的飞机制造系学习，并在1955年毕业于该院飞机设计系。同年2月返回中国，被分配到沈阳飞机厂任工艺