教授指导下研究溶液理论，又在叶企孙支持下展开了原子光谱学研究。当年改学物理的5名学生中，只有钱伟长坚持到毕业。曾参加一二九运动，并与清华同窗于光远等筹建民族解放先锋队。1937年北平沦陷后在天津耀华中学任教近一年，1939年赴昆明在西南联合大学讲授热力学，并与孔祥瑛结婚。从1937年到1939年，钱伟长的研究工作一直都没有中断。在此期间，他有了3篇光谱学论文发表在《中国物理学报》，其中有代表性的是《对稀有元素硒的单游离光谱分析》。这篇论文打开了中国稀土元素研究的先河。另外还研究了弹性板壳的内禀理论。