1911年2月，葉鴻眷考取了北京清華學堂，成為「游美肄業館」更名「清華學堂」之後走進清華園的第一批學生。
所謂游美肄業館，也叫游美預備學校，是舊中國學界通向當時美利堅合眾國的唯一出口。
1901年，清政府在八國聯軍威逼下訂立喪權辱國的《辛丑條約》。各國列強獲得了高達4.5億兩白銀的巨額賠款。美國人也分得了一杯羹，然而，這杯羹委實太肥美了，清政府的慷慨讓美國人有些不好意思，美國國務卿海約翰當著中國駐美公使的面承認「庚子賠款實屬過分」，於是表示餘下部分可以退還中國。這個「多餘」的部分本金約合1100萬美元，以當時的情形，這該是一筆天大的數額。為了不使這筆款項流失，當時的清政府和美國人幾經磋商，終於定出以今人眼光看也頗具先進性的決策：將退款作為「興學育才」之用。
自西方的堅船利炮敲開中國大門之後，國人的記憶層面往往聚焦在器物上，於是「中學為體，西學為用」應運而生，實用主義成為當時洋務運動的核心思潮，不久即成為中國社會的主流思潮。學習西方科學似乎在知識界和權力階層達成了共識，「師夷長技以制夷」，中國人把西方科學的作用降低到了實用和工具的層面上，不惜斥巨資購買當時世界上最先進的軍艦和火炮，以為奇貨可居就能包治百病。哪知道甲午海戰一開，北洋水師頃刻間灰飛煙滅，不僅宣告了洋務運動的失敗，也證實了所謂「體」、「用」之辨的褊狹。正是在這失敗的廢墟上，國人痛定思痛，才意識到要想強國安邦，必須要「開民智，強國基，乃急務也」，在這樣的思潮影響下，清朝政府才把目光放到教育上，並且因著戰爭賠款的關係，一開始就把目光鎖定在強大而先進的美國。
按照中美協議，中國政府從接受「退款」之日（1909年1月1日）起，須連續三年，每年選送不少於100名學生到美國接受高等教育，稱之為「直接留美生」。同時還在京城「清曠地方」建一所留美預備學校，學制8年，畢業後全部派送到美國留學。這些學生赴美後，須「十分之八習農、工、商、礦等科，十分之二習法、政、理財、師範諸學」。1909年6月，清政府在北京成立了「游美學務處」，地點就在今天東四附近的史家衚衕。
從1909年到1911年，游美學務處共招送了4批直接留美生。另外，又緊鑼密鼓籌辦起留美預備學校，當時被清政府命名為「游美肄業館」。該館的辦學方針是：「沿用美國高等、初等各科教習，所有辦法均照美國學堂，以便熟悉課程，到美入學後，可無格。」肄業館招收的學生分高等科和中等科，以當時的叫法曰「第一格」和「第二格」，招收學生必須符合「身體強壯、性情純正、相貌完全、身家清白」等條件。1910年3月，清政府學部制定了《考選學生及考送游美學生辦法》，其中規定：肄業館的學生，除由學務處在北京直接招收一部分外，大部分由各省「提學使」分別在各省招考，經過各省初試後保送來京複試，合格者入肄業館學習。各省保送的名額，則是根據各省所攤繳的庚子賠款額的多少而定。當時江蘇省所攤賠款最多，因此保送名額多達26名，而雲南貴州等省因攤款甚少，每省只有兩個名額。
1909年8月，清廷允准外務部、學部所奏，將地處西郊荒蕪的「小五爺園」修葺一新，始建成清華皇家學堂。
小五爺園原是熙春園東半部的一部分。熙春園原是康熙的行宮，傳至道光時，該園被分割成東西兩部分，西為後來的咸豐皇帝所得，東為咸豐的一個弟弟所有。咸豐即位後，將「小五爺園」更名為「清華園」，並親書匾額懸於宮門之上，至今我們在清華大學工字廳大門上還可以看到咸豐皇帝的手跡。
13歲的葉鴻眷邁進工字廳大門時，也曾認真端詳過這3個端莊而工整的大字。那時的清華園外牆多用虎皮石砌成，新抹的石粉還亮得晃眼。牆內多有新植的松槐檜柏，更寬闊處也有花圃點綴。清華園起伏在蒼茫而遼闊的韻致里和帝國晚照的餘暉里，給向學的人以難以言狀的感動。
1911年3月30日，「游美肄業館」舉行開學典禮。禮堂正中懸掛宣統皇帝的聖像，每個學生三跪九叩謁見禮畢，再謁見本校師長。行禮之後，當時的游美學務處總辦周自齊及游美肄業館監督（校長）范源濂先後發表演說，把何以游美的曲折一一講述給全體師生，其愛國情懷和對學子們的殷殷期望溢於言表，學生中時有欷之聲。就在這次開學典禮上，游美學務處總辦周自齊宣布經清廷議准，游美肄業館改為「清華皇家學堂」。後因辛亥革命爆發，故把「皇家」二字革去，始稱為清華學校。
葉鴻眷被感動著。以他13歲的心智，他並沒注意到帝國大廈已岌岌可危。此時辛亥革命的風暴正在醞釀，廣州起義的槍聲已經響起。清人曾以「剔發令」的威勢立國，如今卻不得不對各地的剪辮子風潮睜一隻眼閉一隻眼。而這些頹敗景況似乎並未影響到清華園。相反，這裡的一切卻顯得生機勃勃，猶如一棵龍鍾老樹新發的嫩芽，在1911年春天的陽光里，枝脈挺拔，葉片油亮油亮地生長著。葉鴻眷被挾裹在這春天的好心情里，他在學堂代數、幾何、三角等數學摸底測試時成績優異，教習鼓勵他參加第一格（高等班）考試，葉鴻眷的英文水平在第一格中仍屬上乘，他的聰慧引起了同學們的注意。
吳宓大葉鴻眷4歲，他是占著陝西的名額考入清華學堂的。他在日記里這樣寫道：「今日與試學生，多系小孩，老大甚少。類皆鮮衣美服，歡呼喜躍，紛呶喧逐，不計在校部考棚內也。吾輩年歲已長，與若輩相競，實增慚怍。且與試諸生中，頗不乏聰俊之士，考試交卷皆非常之快……余曩在宏道蹉跎數年，雖獲畢業，曾亦何幸，乃今入此校，目睹他省學生，有年齡幼稚而英文程度極深者頗不乏人。余班次之分，英文列在2b，極為低微。乃上課數日，終朝溫理讀本，殊覺費力。又懼隕越人後，則當如何……」（《吳宓日記》1910-1915卷，三聯書店1998年版，第48頁）
葉鴻眷正是吳宓筆下的那種「年齡幼稚而英文程度極深」的「聰俊之士」，他此時雖和吳宓都屬第二格同學，但互相之間還並不認識。此時前來清華學堂就學的學生共有468名，其中有各省招送的學生184名，以及歷年在北京招考正取、備取的學生248名。近500名學生濟濟一堂，在京西一隅，很快就展開了學習上的角逐。按照清華校制，學生不定班級，只是將所學各科分為若干等級，按學生對於各科掌握程度的高低而分班次。每人必須按校方規定修完所學各科，因此，每個人的修業時間表都不一樣。比如吳宓，他的國文程度可在五六年級，但英語水平卻在一二年級。清華學堂學制8年，如果修完高等科，可直接送至美國大學學習。吳宓須將在國文學習上省下來的時間再補到英文學習上，相對於國文、英文兼優的葉鴻眷這樣的學生，吳宓自覺「吃虧亦已甚矣」。
入學不久，被激情和感動所籠罩的葉鴻眷在自己的日記里這樣寫道：要想洗刷民族恥辱，要祖國強盛，必須加強自身的學識和修養，努力學習科學知識。
正當他弓滿弩張專志學業的時候，辛亥革命爆發了，清華學堂被迫解散，葉鴻眷不得已又回到了家鄉上海，為了不荒廢學業，在徵得家人同意後，葉鴻眷又報考了上海兵工學校並被錄取。這樣，在辛亥革命的隆隆炮聲中，葉鴻眷再次選擇了平靜的書桌。在兵工學校期間，化學老師吳蘊初給他留下深刻的印象。
一天，吳蘊初把一首杜牧的詩寫在黑板上：
折戟沉沙鐵未銷，自將磨洗認前朝。
東風不與周郎便，銅雀春深鎖二喬。
吳蘊初問：這是一首什麼詩？同學們回答各異，有人說是絕句，有人說是詠史詩，更有人說是敘事詩。葉鴻眷站起來，不慌不忙地說：這是一首哲理詩。吳蘊初眼睛一亮，問，為什麼是哲理詩？
老師問得突兀，葉鴻眷一時語塞。但他沒有放棄，認真想了想回答說，因為這首詩容納了過多的東西，涵蓋自然過程和物理過程，讓人聯想豐富，並且給人以啟示。
吳蘊初鼓起掌來。
很好，吳蘊初說，這首詩之所以說是哲理詩，就因為它通過一件器物，使我們看到了諸多關係，又從諸多關係中求證出時間與空間、歷史與現實、自然與社會的某種線索。比如杜牧詩中的這支鐵戟，經過戰事的淬鍊，以戰戟的身份跌落在滔滔江水之中，從人之手進入自然之手，回覆到它純粹的物性和物化階段。從它沉入江水之中的鏽蝕過程，我們可以看到時間的印痕；而它自身物性的變化，從一件閃亮鋒利的兵器變成銹跡斑斑的鐵器，我們又看到了一個化學過程；而江水川流不息推動著泥沙，不斷地沖刷磨洗它的過程則是一個物理過程；如今這件器物被打撈上來，人們又從它的身上聯想到三國的戰爭風雲，感嘆倘若失去一個小小的偶然因素，美麗青春嫵媚動人的大喬小喬的命運或許就會被改寫