I en alder av 22 år ble han bestemt for de katolske misjoner i Kina. Han studerte i årene 1913–1917 kinesisk i Zikawei (Xujiahui) i Shanghai og beskjeftiget seg intensivt med kinesisk kultur og historie. I 1917 publiserte han sin første vitenskapelige sinologiske artikkel i tidsskriftet T'oung Pao, om Liang Qichao (1873–1923). Han skrev også mer populært anlagte artikler på kinesisk og italiensk. D'Elia avsluttet sine teologiske studier ved Woodstock College i Maryland (1918–1919) og i Hastings (1920–1921).