1941年秋，邓稼先上西南联大物理系。学号是A4795。国立西南联合大学是原来的北京、清华和南开三所大学在1935年南迁后合并办起来的一所学校。由于名教授聚集，因而是当时的最高学府。校舍简陋，分散在昆明市的好几个地方。
西南联大物理系的师资力量很强。其中有参加测得普朗克常数的叶企孙，为证实康普顿效应做出贡献的吴有训，对安德森证实正电子存在有过帮助的赵忠尧。教授中还有饶毓泰、周培源、吴大猷、王竹溪、张文裕等许多知名学者。除了众多的名师指点之外，邓稼先还有一个得天独厚的优越条件，那就是他的大姐夫、知名教授郑华炽当时正好也在联大物理系执教，并于1944年初接任物理系主任。郑华炽教授与吴大猷合作拉曼效应的工作，曾经受到哥本哈根学派创始人玻尔的赞赏。邓稼先有了这样一位教授姐夫的经常指导，从中获益良多。此外，在崇德中学时的好友杨振宁也是联大物理系学生，比邓稼先高三班，在学习上常帮助他。
西南联大不仅名师荟萃，而且对学生的学习要求十分严格，就连阿拉伯数字的斜度多少都有要求，那真是一丝不苟的。名师严教使这所学府培养出了一批又一批杰出的人才。联大校歌歌词中有“绝徼移栽桢干质”（意思是说在边塞城市培育栋梁之材）以及“千秋耻，终当雪；中兴业，须人杰”句，可说是十分中肯的。
如果说当时教授们的生活是清贫的话，学生的生活简直就是穷苦不堪了。土墙茅草顶的学生宿舍跟临时工棚没有什么区别。房间很大，又透风又进雨，每一大间屋子住40个人。这种环境对于静心读书的莘莘学子来说实在像是一座意志的烤炉。
学生一律睡双层木板床，两床之间有一个长条桌，桌子下面有一块板子可以放东西。有些特别穷的学生到12月份还只穿着一条单裤。偶尔下雪，他们便用被子裹着腿坐在床上看书。宿舍里只有油灯，点一根灯草。教室和图书馆才有电灯。夏天，屋内热气蒸腾，他们穿着背心和短裤，把脚蜷缩到床底下，脚背挨着从潮湿的泥土地长出来的小草，就这样专心地做功课。那时候的大学生大约有三分之一的人终日过着“读书以外无生活”的生活。但是邓稼先还算幸运，他有大姐的照顾，可以看看电影，还有他自己仍是那么爱玩。
伙食在开始时还可以吃饱，后来物价猛涨，与战前相比，达百分之三千万，民不聊生。食堂平价米里的沙子很多，同学们有时从饭碗里挑出大点的沙子，互相打闹着玩。盛饭时第一碗只盛半碗，赶忙吃完再去盛第二大碗，这样才能饱。若第一碗盛满了，去盛第二碗时，就没有饭了。学校做饭的地方是一排平房，谈不上什么卫生条件。学生们就在图书馆旁边的两个大棚子里吃饭。如果刮起风来，沙子饭上又浇上一层“胡椒面”，同学就戏称这是“八宝饭”了。每月两次打牙祭（改善生活）的时间，是学生们在前几天就常常躁动于心的提神剂。
教室的房顶多是铁板做的，每逢下雨，顶上就响起了叮叮咚咚如打小鼓似的声音。急雨骤来的时候，犹如重锤打铁，老师讲课的声音就完全听不见了。这是老天爷下的停课令，每逢此时，学生便自己看桌上的书，或者看窗外的雨。教室里没有课桌，只有带扶手的椅子。抗日战争期间敌机经常轰炸昆明，空袭警报一解除，同学们马上都回来上课。在这种恶劣环境里，居然培养出一批又一批出类拔萃的人才、中华民族的脊梁。事隔50年后，在舒适的物质生活环境中长大的青年人可能感到很奇怪。其实，只要一个人有志气，物质生活环境就在其次了。人们在精神生活充实的时候，物质方面的困苦就算不得什么。另外，重要的是好的老师和校风。这个道理，20世纪30年代初，梅贻琦先生在清华大学任校长时曾向全体师生讲过：“所谓大学者，非有大楼之谓也，有大师之谓也。”
邓稼先在联大的头几年，住在学生宿舍里，他那时埋头用功的劲头，比高中时期更胜一筹。当时要借到一本好书很不容易，他有一次借到了一本难得的书，为了不耽误别人阅读，他将全书重要的地方一字不漏地誊抄下来。他还和同学一起背牛津英文字典，硬背、硬记，为了把功课学得扎实些，他肯用笨功夫。他还和杨振宁在联大借用的昆华中学校舍东墙根底下的树旁一起念古诗，他们一个人拿书对照着看，另一个人在背诵，这两个好友愿意将自己的情致经由古诗来陶冶。一首好的中国古典诗歌就像一道缓缓无声的细流，天长日久会将自己性情中未经雕琢过的粗糙纹面冲刷得越来越润滑，而自己也从中得到美的享受。
邓稼先在学习探讨中非常大胆。一次，赵淞副教授讲数学，让同学们提问，一般同学在众人面前答题都会有些发怵，而一向腼腆的邓稼先没有任何顾忌就站起来提问题了。赵副教授反问：“什么叫微积分？”邓稼先答：“是曲线下的面积。”赵老师又问：“三个苹果加五个苹果等于多少？”大家莫名其妙，稼先只好答：“等于八个苹果。”赵副教授说：“问小孩子三加五等于几，他可能说不清，但问三个苹果加五个苹果，小孩一定会回答清楚。积分以曲线下的面积作例说明，也是如此。积分一般说来是一些数之和。”大家才恍然大悟，对微积分的数学概念理解更深了。
对邓稼先不甚了解的同学以为他很胆小，其实，他们哪里知道，素来腼腆的邓稼先的个性中自幼就有大胆和敢于冒险的一面。早在北平读小学的时候，有一年冬天，他们几个同学去北海玩。就在现在的北海桥那里，当时东西各有一座牌楼，一边的牌楼上刻着“金鳌”，另一边牌楼上刻着“玉洞”。桥下是厚厚的冰层，冰上凿出一条宽沟，隔着北海和中南海，为的是挡住行人穿行。直到沟前，孩子们互相鼓动着：“谁敢跳过去，谁敢？”大家光嚷嚷，可没有人动作。突然，一个孩子猛地一个箭步，扑通一声掉到冰水里了。孩子被人们从水中捞上来，浑身打着哆嗦。他，就是同学们认为非常老实而又胆小的邓稼先。信佛的母亲第二天专程去那里烧香磕头，感谢神灵的保佑。
尽管邓稼先对功课抓得很紧，但是对低年级的同学，他总是热情帮助，毫不吝惜自己的宝贵时间。一次，新生中来了一个叫吴鸣锵的同学，说一口北平话，一下子勾起邓稼先的乡情。北平不仅是稼先从小长大的地方，而且至今还有自己的双亲和三姐、小弟生活在那里。北平现在究竟情况怎样了呢？他抓住吴鸣锵没完没了地问起来。小吴有问必答，有的话使他担心，有的话给他安慰。从此，他和吴鸣锵成了要好的朋友。他反复叮嘱小吴要多看数学参考书，他俩常常沿着联大门前的林荫路散步，边走边给小吴讲碰撞、虹吸等物理概念，一遛弯就是一两个小时，直到很晚。
在西南联大的校园里，只要国民政府不强行扣发，《新华日报》是每天照例要张贴出来的。一有重要消息，报架前总是被人们围得水泄不通。平时，《新华日报》上也常刊有政府官员贪污腐败的消息，同学们的私下议论中，这类消息就更多了。1943年以后，美军也开到了昆明，国民党政府征调了许多学生去给美军当翻译。渐渐地，街上小贩卖起了各种美军吃的和穿的军用物资。那个时候没有民主，不讲法制，抓人不经过审判就可以枪毙。有的地方甚至连《黄河大合唱》这样的抗日歌曲都不准唱。在“皖南事变”后，共产党的活动在联大曾经一度相当隐蔽，但在1944年以后，随着群情激愤，又开始活跃起来。同学们的议论越来越多了，尤其对那些国民党政府中发国难财的官员，老百姓实在是恨之入骨。同学们常常三五成群，在晚饭后围着学校溜达半个小时，谈论时局，谈论爱国青年应当走什么道路。在闲谈中有时也夹着解放区百姓过着民主、平等生活和经济建设的消息。抗日战争的最后阶段，昆明大学生中的思想，进入了一个政治上的活跃时期，许多过去埋头读书的学生，开始关心起政治来了。
邓稼先和那些纯粹埋头读书的同学不一样，他一方面刻苦学习，充实自己的大脑；另一方面，他对政治也相当关注。他经常到虞福春老师那里要《新华日报》，有时也看些进步的杂志。他越来越多地和进步同学、地下党员往来。在1944年，盟军在各条战线都取得了节节胜利，唯独中国的国民党统治区却日益显露出腐败和每况愈下的危机。1944年，西南联大学生自治会发表了宣言，其中有：“民主在昂扬，历史在前进，祖国在危难中，同胞在水火里。”这就是当时中国大后方情况的真实写照。
救国的关键到底在哪里？邓稼先和他志同道合的同学们展开了热烈的讨论。稼先十分坚定地说：“看来关键是政治。”时值1944年年底，稼先刚好20岁。在20岁前后，邓稼先的世界观正逐步完成着一种飞跃。他本是一个淳朴的读书上进的爱国青年，这时头脑中融入了革命的民主主义思想。这是一个连他自己也没有觉察出来的转变。
在人生路途上，个人世界观的许多重大转折自己往往不能立即感觉它，对于从事自然科学工作的人来说，尤其如此。邓稼先在思想上完成这种飞跃的起始动力，仍然是爱国主义精神。他爱自己的国家，少年时就立志要将自己的一切贡献于祖国，这是他终生不可动摇的思想核心。国民党政府的腐败和专制，不过是他思想成熟的客观环境，而经过周围朋友中的共产党员转递给他的影响和教育，则是他在世界观上跃升的推动力和指路明灯。
