孙多慈参加国立中央大学入学考试落榜；自此，她开始在该校艺术相关课程，她的作品也受到徐悲鸿赏识，两人开始发展感情。1931年，孙多慈考入该校。此后，徐悲鸿曾勉励孙多慈效仿等女性艺术家。徐悲鸿与孙多慈的婚外恋被众多师生察觉。1935年，孙多慈毕业并计画申请公费留学，徐悲鸿为此进行各种学术运作；同时，徐悲鸿委请宗白华为《孙多慈描集》作序。徐悲鸿帮孙多慈争取公费留学的所作所为被徐悲鸿妻子蒋碧微阻止。当时，孙多慈与徐悲鸿的婚外情关系以及由此引发的学术舞弊等事宜引起众人瞩目和议论，抗战开始后，徐悲鸿将妻子儿女扔在战争区