出生于书香门第的吴大猷，从小受过良好的传统教育，本极有可能沿着传统文人道路走下的他，却因考入南开大学而与物理结缘，并因其在物理学中的成就而进入西南联大任教，开始了和西南联大的缘分。
吴大猷出身在一个书香门第，祖父是晚清进士，父亲是举人。四岁时，父亲早亡，吴大猷在母亲和伯父的拉扯下长大成人。可能是继承了祖父辈的遗传基因的缘故吧，小时候的吴大猷就表现出了过人的天分，聪敏颖悟。他好学上进，于1925年以优异的成绩考入南开大学，师从著名的物理学家饶毓泰教授。吴大猷在物理学方面表现出很高的天赋，并且勤奋好学，这一切给饶毓泰教授留下了深刻的印象，他希望这个得意门生将来能够在物理学研究方面大放异彩，做出开创性的成果。在他的举荐和提携下，尚在大四的吴大猷被学校聘用为助教，为大一新生授课。
1931年，为了学习最前沿的科技成就，吴大猷远渡重洋，到美国密歇尔大学物理学院继续深造。吴大猷的研究方向为原子分子结构及光谱、核子散射等方面。当时的密歇尔大学云集了一批这个研究领域最为权威、顶尖的科学家，他有幸得以聆听众多大师的教诲，这对他后来的发展可以说是一个绝佳的机会，他在这里得到了最好的理论物理的教育。吴大猷非常珍惜这个难得的机会，他异常刻苦，废寝忘食地学习。1933年，吴大猷完成了自己的博士论文，论文题目为《托马斯——费米努和原子光谱问题》，这篇论文被发表在著名的物理学顶级学术期刊《物理评论》上。吴大猷在不到两年的短短时间里获得博士学位，创下了一项中国留学生获取博士学位的最快纪录，这的确是一个奇迹，这是毅力和天赋共同起作用的结果。
1934年，已经在原子、分子光谱研究方面取得一系列成果的吴大猷在恩师饶毓泰教授的邀请下回国任教于北京大学物理系。吴大猷的工作颇见成效，在他的努力推动下，短短几年时间内，北京物理学院就成为了原子、分子光谱研究中心。他指导的学生在国内外权威期刊上发表了一系列具有较高水准的研究论文。在吴大猷等一批具有重大影响力的物理科学家的共同努力下，国内物理学发展非常迅速，成为当时最好的学科。
抗日战争爆发后，北京大学南迁，与清华大学、南开大学组成西南联合大学。以吴大猷为代表的物理学家在条件极为艰苦的情况下，继续进行物理学方面的研究与教学工作。在吴大猷的精心栽培下，一批物理学方面的优秀人才脱颖而出，其中诺贝尔物理学奖获得者李政道、杨振宁是他们中的杰出代表。朱光亚、马仕俊、郭永怀、马大猷、虞福春等大家也多从他那里受益。
由于抗日战争的影响，中国的物理学研究收到严重破坏，很多科学研究呗中断，学术梯队的建设被严重打乱，一批优秀的人才流失海外，物理学研究工作难以展开，中国物理学的研究处于停滞不前的状态，与世界前沿物理学的研究脱节。在这种形势之下，吴大猷赴美进行研究，为其后培养大批优秀科技人才做了良好的铺垫，为祖国后来科技产业的发展奠定了最丰厚的基础。
