连读三所大学，获硕士、博士学位
1933年，黄万里参加庚款赴美留学考试并被录取。1934年元旦，黄万里启程赴美。1934年2月至1935年2月，他在
康奈尔大学修成了土木工程硕士，听导师西雷教授(F·J·Seery)讲授了多门水利工程课，又在理学院读了莫多夫教
1934年2月,美国康奈尔大学的中国留学生合影，前排右三为黄万里。
授(Mordof)的气象学和气候学以及里斯教授(HRies)的工程地质学等。据黄万里总结，起初他只是片面地理解，洪水既是由暴雨产生，学水文就应先掌握气象学，所以他的硕士学位以气象学为副科，论文是《暴雨统计》。取得硕士学位后，西雷教授建议他去爱荷华州立大学的水利系深造，因为该校的伍德华教授(SMWoodward)曾规划过迈阿密水利管理区，是美国优秀的水利学家。
不巧的是，当黄万里赶到爱荷华大学时，这位著名教授已调往田纳西河流域任顾问工程师，他的课只好改由他的助理讲授。在爱荷华大学的一个学期里，黄万里还受业于名教授迈尔(AFMeyer)，从他那里获益匪浅。后来，伍德华教授鉴
于他诚心求学的精神感人，又给他特别照顾，让他到田纳西河域治理区正在施工的诺利斯大坝上实习了四个月。1935年8月，黄万里到另一所知名学府伊利诺大学继续深造，1937年2月获工程学博士学位，为该校第七名博士，也是在该校工程院获得博士学位的第一个中国人。黄万里攻读博士学位的主科是水利工程学，第一副科是地理学，主要是自然地
1936年伊利诺大学的留美同学合影，前排右二为黄万里。
理学，包括气象学、地质学等。他还师从经济地理学家布兰查德教授(Blanchard)修习了欧洲地理、交通地理。数学为他攻读的第二副科，有高等代数、微分方程等。他在题为《瞬时流率时程线学说》的博士论文中，首创了从暴雨推算洪流的半经验半理论方法，引起业界注意。直到十九年后，另一位学者纳什才提出了相似的方法。
