1939年4月，按梁、林夫婦的設計，新校舍在一片荒山野地里建起來了，其景觀是：所有校舍均為平房，除圖書館和東西兩食堂是瓦屋外，只有教室的屋頂用白鐵皮覆蓋，學生宿舍、各類辦公室全部都是茅草蓋頂。儘管如此，畢竟有了教室、宿舍、圖書館、餐廳等設施，用馮友蘭的話說就是「肝膽俱全，有了這座校舍，聯大可以說是在昆明定居了。」有些遺憾的是，因學校經費奇缺，所建教室及宿舍容量，尚不及全校所需的一半，只能勉敷文、理、法商三個學院之用。工學院只好留在原租住的拓東路三個會館開課，其後設立的師範學院則租用昆華工校部分校舍，教職員工原則上均在昆明城內自行覓房屋租住。只有幾位校領導因職務關係，辦公室設在新校區，房舍仍需在城裡租住，條件同樣局促簡陋。幾年後，梅貽琦曾在日記中描述了自己居住條件的尷尬：「屋中瓦頂未加承塵，數日來，灰沙、雜屑、乾草、亂葉，每次風起，便由瓦縫千百細隙簌簌落下，桌椅床盆無論拂拭若干次，一回首間，便又滿布一層，湯里飯里隨吃隨落。每頓飯時，咽下灰土不知多少。」
在這種情況下，梅貽琦一家又搬到了龍院村一幢小土樓一層居住，時在聯大圖書館任職的唐冠芳一家住在樓上，小樓因年久失修，同樣簡陋不堪。許多年後，唐冠芳的兒子還記得這樣一幕情景：有一天中午吃完飯，母親照例收拾桌椅、掃地。正在這時，只聽見樓下的梅家三姑娘高聲喊道：「唐太太，你別掃地了，我們在吃飯！」原來，土碴與灰塵隨著掃帚起伏順著樓板的裂隙淌了下去，成為梅家飯菜的「胡椒面」了。
住瓦屋的梅貽琦嘗了不少雲南的灰土，而平時在鐵皮屋教室教課與上課的師生，同樣深為苦惱。教室內除了黑板、講桌、課椅（右邊扶手上有木板，便於記筆記），別無他物。在多雨的雲南，除了潮濕與悶熱使北方來的師生難以忍受，一旦遇到颳風下雨，鐵皮便開始在屋頂發情似的抖動搖晃起來，並伴有稀里咣當，叮叮咚咚的叫喊聲。其聲之大、之刺耳，早已壓過了面呈菜色的教授的講課聲。有苦中求樂者，把這一獨特風景寫成對聯在校園貼出，謂「風聲、雨聲、讀書聲，聲聲入耳；家事，國事，天下事，事事關心。」既是自嘲，也藉以激勵聯大師生在新的艱苦環境中，按照「剛毅堅卓」的校訓克服困難，邁出堅實的步伐。許多年後，在此就讀的楊振寧對這段特殊生活，仍記憶猶新：「那時聯大的教室是鐵皮頂的房子，下雨的時候，叮噹之聲不停。地面是泥土壓成，幾年之後，滿是泥垢；窗戶沒有玻璃，風吹時必須用東西把紙張壓住，否則就會被吹掉……」這位後來的諾貝爾獎得主，連同與他一道獲獎的李政道等一流學者，就是在這樣的環境中成長起來的。
教室條件如此糟糕，而學生宿舍更是簡陋不堪。在所建的36座茅屋宿舍中（東西走向12座，南北向24座）。兩端安有雙扇木門，兩側土牆上各有幾個方口，嵌上幾根木棍就是窗子。每間宿舍放20張雙層木床，學生們用床單或掛上帳子把緊靠的兩床隔開，以減少干擾，便於自讀。有學生因而開玩笑道：「蔣校長大概認為住宿條件不錯，可以把他的孩子送到這宿舍里住了。」此語暗含了一個不太為人所知的典故。在長沙臨大時，學生們住在一個滿清時期留下的破營房內。某日上午，蔣夢麟、梅貽琦、張伯苓三常委由秘書主任陪同巡視宿舍。蔣看到宿舍破敗不堪，一派風雨飄搖的樣子，大為不滿，認為此處會影響學生的身心健康，不宜居住。老成持重的張伯苓則認為國難方殷，政府在極度困難中仍能顧及青年學生的學業，已屬難能可貴，而且學生正應該接受鍛煉，有這樣的宿舍安身就很不錯了，於是二人爭執起來。梅貽琦乃張伯苓在南開時的學生，生性寡言，此時不便表示態度。爭執中，蔣夢麟突然有些怒氣地說：「倘若是我的孩子，我就不要他住在這個宿舍里！」張伯苓聽罷，臉一沉，不甘示弱地反擊道：「倘若是我的孩子，我一定要他住在這裡！」見二人皆面露慍色，梅貽琦不得不出面打圓場，說：「如果有條件住大樓自然要住，不必放棄大樓去住破房；如果沒有條件那就該適應環境，因為大學並不是有大樓，而是有大師的學校。」梅氏一語雙關的勸說，使一場爭執才算平息。未久，學校搬遷，此事不了了之。
想不到學生們的一句戲言，竟真的成為事實。到昆明不久，蔣夢麟兒子真的由內地輾轉來到聯大茅屋宿舍住了下來。當年蔣、張之爭與梅貽琦打圓場的典故，隨著西南聯大校史一同流傳了下來。
無論是三校在長沙還是遷往昆明，總有一些淪陷區的學生不斷投奔而來，對這一特殊而又易被戰時文化史家忽略的過程，蔣夢麟本人在昆明地下防空洞中撰寫自傳《西潮與新潮》中曾專門提及。蔣說，三校到了昆明之後，除招收的新生，還有為數不少的學生是從淪陷區輾轉投奔而來，他們不止穿越一道火線才能到達自由區，途中受盡艱難險阻，有的甚至在到達大後方以前就喪失了性命。對此，蔣夢麟特以他兒子為例說道：「我的兒子原在上海交通大學讀書，戰事發生後他也趕到昆明來跟我一起住。他在途中就曾遭遇到好幾次意外，有一次，他和一群朋友坐一條小船，企圖在黑夜中偷渡一座由敵人把守的橋樑，結果被敵人發現而遭射擊。另一次，一群走在他們前頭的學生被敵人發現，其中一人被捕，日人還砍了他的頭懸掛樹上示眾。」
不只是外地、外校學生有如此遭遇，即使是本校學生亦有此例。北平淪陷後，北京大學許多未能及時逃出來的學生，被日軍逮捕並關進了北大紅樓（校辦與文學院所在地，又稱一院）地下室，接受灌辣椒水、殺威棒與扇耳光的『招待』。囚在牢內的人不準講話，如被發現就要遭到毒打。即使在夜間，日本憲兵也要躡手躡腳地在過道里巡視，通過柵欄窺視室內的動靜。被囚的學生深夜聽到受刑的鞭笞聲、喊叫聲，裂人肺腑。一個被關了兩年終於逃出來的北大老學生，輾轉數千里抵昆明後對校長蔣夢麟泣訴道，他被關的文學院地下室已成為活地獄，日軍把辣椒水灌到他鼻子里，終至使他暈過去。他醒來時，有一個叫上村的日本憲兵告訴他，北大應該對這場使日本蒙受重大損害的戰爭負責，所以他理應吃到這種苦頭。這位老學生連續三天都受到這種特殊「招待」，每次都被灌得死去活來，他在那個地牢里還看到過其他的酷刑，殘酷的程度不忍追述。女生的尖叫和男生的呻吟，已使中國這座歷史最悠久的學府變成撒旦統治的地獄。不少學生就在這樣的「招待」中被活活灌死，或在「殺威棒」下暴斃而亡。
環境如此酷烈，西南聯大在昆明落地生根後，仍不斷發展壯大。1938年5月聯大初開課時，所屬四個學院的學生總數在1300人左右。同年9月，文學院和法商學院由最初落腳的雲南蒙自遷往昆明，聯大由原來的文、理、工、法商四學院擴大到五院二十六系（內含師範學院），學生人數也增至2000餘人。1939年9月，聯大規模再度擴充，學生人數達3000之眾，教授、助教也增至500名左右。與此同時，西南聯大又利用自己的師資力量和畢業生，創辦了聯大附屬中學、附屬小學，形成了極為可觀的教育基地。而新建的師範學院主要招收雲南省內的學生，為地方培養人才，成為繼雲南大學之後第二所綜合性高校，此舉受到當地政府和民眾的稱許（南按：抗戰結束後，一批自願留滇的聯大教師，在聯大師範學院的基礎上，組建了昆明師範學院，1988年改為雲南師範大學）。
可惜好景不長，住在昆明茅屋中上課的聯大學生，平靜的書桌未安放多久，兇悍的日軍飛機又帶著一肚子「亮晶晶的傢伙」主動找上門來了。
自1938年7月中旬始，日本作戰大本營指揮25萬日軍沿長江兩岸和大別山麓向西南地區圍攻而來，國民政府迅速調集100萬大軍，以武漢為中心，在大別山、鄱陽湖和長江沿岸組織武漢保衛戰。
8月21日，蔣介石接見英國《每日捷報》駐華訪員金生並發表談話，謂「揚子江陣線之一，不久即將展開劇戰。此戰將為大決戰。」
10月下旬，日軍迫近武漢三鎮，中國軍隊與日軍展開空前大血戰，這是抗日戰爭初期最大規模的一次戰役。交戰雙方傷亡異常慘重，日軍傷亡人數達到了10萬以上，國軍傷亡40萬之眾。武漢保衛戰不僅有效地阻止了日軍進攻西南大後方的腳步，更重要的是為上海、南京等地遷往武漢的大約3000多家兵工企業、民用製造業和大批戰略物資轉移到四川、廣西、雲南等地贏得了時間，為國民政府以時間換空間的戰略計畫發揮了效力。
10月25日，劇戰中的國軍在被打得殘缺不全，幾乎沒有一個完整的師可供補充之時，為保持繼續抗戰的力量和持久抗戰，蔣介石下令全線撤退，武漢淪陷。
就在武漢會戰正酣之際，日本軍部已將注意力轉移到切斷和封鎖中國國際通道的戰略與外交行動中。日軍大本營首先派遣海軍航空隊轟炸昆明至越南、緬甸的滇越鐵路和滇緬公路，同時出兵侵佔廣