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虽然嘉尔顿是一所很好的学校，但学校没有设立工科，而梁思礼又有着“工业救国”的理想，觉得中国太受欺负了，他想走工业救国的道路。他想改学工程，学成后能为祖国建设出力。梁思礼开始寻找选择工科大学，找补助金，递交申请书。幸运的是，1943年美国政府开始实施“租借法案”，对盟国给予援助，其中有一项是资助在美国留学的盟国学生，每月可以得到75美元的津贴。梁思礼在申请获得津贴后，就转入普渡大学电机工程系，主修无线电，后来又学自动控制，从此进入自然科学领域。
普渡大学创立于1869年，位于美国中西部印第安纳州的西拉法叶城，是个纯朴安静的大学城，有着“工程师的摇篮”和“美国航空航天之母”的美誉，后来的美国“阿波罗计划”登月第一人阿姆斯特朗就是普渡大学的毕业生。当他的脚踩在月球上时，他曾充满豪气地说过：“这对我个人来说是一小步，而对人类来说则是一大步。”普渡大学培养出无数杰出的人才，很多成为了科学家，如我国著名的核物理学家邓稼先也曾就读于这所大学。
这时候，奖学金没有了，学费和食宿费都得从75美元中开销，生活仍然非常拮据。梁思礼只得住在穷学生住的“学生合作社”，同学们自己管理，买菜做饭，打扫清洗。
虽然生活条件差了点，但梁思礼学习非常刻苦，一心学成以后报效祖国。在嘉尔顿的两年他读的是综合性大学的课程，到普渡大学后要补修若干门工科的基础课程。学习非常紧张，连暑假也不能休息，要选修补课。那时正好赶上美国军队一些后备军官在大学培训，他们培训完后就去前线打仗了。梁思礼就是和他们一起学习的，从1943-1945年的两年里，他学了三年的课程，加上两个暑假。到了1945年，梁思礼就从普渡大学电机系毕业了，并获得了学士学位。
尽管在普渡大学学习时课程很紧张，但普渡大学的摔跤队却坚持吸收梁思礼加入，因为他们知道梁思礼曾经是嘉尔顿学院校摔跤队的队员。梁思礼在紧张的学习之余，每周几次参加摔跤队的训练和比赛。由于梁思礼有着动作敏捷、反应迅速的特点，所以比赛成绩挺不错。1945年，在美国中西部10个著名大学（Big Ten）的摔跤联赛中，梁思礼所在的普渡大学摔跤队获得了联赛冠军。
除了参加摔跤比赛，梁思礼还当过普渡大学电台的古典音乐主持人。他特别喜欢贝多芬和柴可夫斯基的交响乐。在播放音乐时，他还介绍中国的风土人情和时局，介绍毛泽东的《新民主主义论》和《论持久战》——那个时候，梁思礼经常阅读在美国的中国共产党人主编的进步报纸，订阅了中文报纸《美洲华侨日报》，他把从上面了解到的解放区的情况也插播在节目中。
梁思礼在上课之余，还曾在实验室里边学习、边做实验打工。他到模拟（仿真）电网实验室做管理员，为大的电网输配电做仿真实验，同时还可以赚点钱贴补生活。
总之，虽然学习任务很重，梁思礼还是积极参加各项活动，一直是比较活跃的学生，多次获得美国一些荣誉学会的“金钥匙”——获得金钥匙是一种荣誉，如果一个人得到的金钥匙多，说明多方面的素质比较高。梁思礼得到的金钥匙是各种各样的，有科学荣誉学会颁发的，有工程荣誉学会颁发的，有机电工程方面的。他还获得了Reamer俱乐部的金钥匙，那对学生有综合全面的要求，既要学业好，又要在体育运动等方面有成就，梁思礼就是在获得Big Ten摔跤冠军后，才拿到Reamer俱乐部的金钥匙的。
梁思礼从普渡大学毕业后，到了位于俄亥俄州的辛辛那提大学（University of Cincinnati）攻读研究生。辛辛那提大学是一所历史悠久的学校，最早可追溯到1819年，并于1906年开设了全美第一个工程学系，也曾被《普林斯顿评论》（ Princeton Review ）评选为中西部最好的公立大学。
梁思礼在这里还是半工半读，既读研究生，又到实验室做各种研究工作和与学习相关的工作。那是1945年，二战尚未结束，有很多军事合同在大学里进行，军方出资，让大学做一些研究。所里付给梁思礼工资，让他做研究，梁思礼的生活也宽裕了一些。梁思礼就是从那时开始决定学自动控制的。很快，他就能自己独立做研究了，他的课题后来还被军方所采用。
1947年，梁思礼在辛辛那提大学获得了科学硕士学位后，又接着攻读博士学位。当时，在美国的华人颇受歧视，租一间房子住都很困难。不过，生活上的困难从没影响过梁思礼刻苦钻研科学技术的热情和“工业救国”的理想，他发愤图强，一心想要科学救国、振兴中华。梁思礼读博士期间，他和读硕士时一样，继续在研究所里给军方做研究。
梁思礼的博士论文中的一个设备名叫“超高速离心机”，它通过测转速来计算出离心力。美国军用飞机上的漆皮老是会掉，梁思礼就把要试验的漆点在离心机中的钢球上，在真空中高速旋转，转到漆掉落的时候，通过转速计算出离心力有多大，从而就知道附着力有多大。这个试验是梁思礼独立的科学创造，理论上和实践上都是成功的。梁思礼以此写出了博士论文《超高速离心机》。这个设备后来也被用于具体试验军用油漆。
梁思礼在美国求学多年，由于国内战乱，很少得到家中的消息。1947年，梁思礼在辛辛那提大学读研究生时，二哥梁思成也在美国。抗战胜利后，二哥一家回到北平。清华大学聘请梁思成和林徽因创建建筑系，并聘请梁思成担任系主任。在他们全力筹建清华大学建筑系时，梁思成应美国耶鲁大学的邀请，来美讲学一年。与此同时，联合国准备在纽约建联合国大厦，邀请世界上最有名的建筑大师去美国设计大厦，梁思成也在被邀请之列。纽约在美国东海岸，辛辛那提在美国中部，梁思成在百忙之中还是抽空专门开车到辛辛那提去看望幼弟梁思礼。
梁思礼离开家6年多，除了有时与思懿姐一家能见面外，二哥是唯一从国内来探望他的亲人。兄弟相见，自然欣喜万分，二人相谈甚欢。他们聊到国内抗战，还说起抗战期间二哥一家和三哥梁思永都随中央研究院西迁到“大后方”四川，历尽艰辛，在李庄落脚，在那里开始了各自专业的深入研究。他们坚信，中国的抗战必将胜利，那时中国的建筑业、考古业都将需要大的发展，所以他们在极其艰苦的条件下，都在拼命工作。由于生活环境恶劣，战时各方面物资都很匮乏，大人和孩子无不营养不良。二嫂和三哥都患上了严重的肺病，二哥身体也很虚弱。但他们在病中也没有停止过工作。抗战的胜利给了大家很大的信心，更是全身心地投入到工作和建设之中。
于是，梁思礼除了对亲人的牵挂外，更多了一层对他们的钦佩。他暗暗下定决心，要更加刻苦钻研科学，并决心像兄嫂一样将来努力为祖国作贡献，同时也更加坚定了他“工业救国”的信念。