1930年葛庭燧由京师大学堂考入清华大学物理系。在清华园中，他积极参加爱国学生运动，反对国民党蒋介石的独裁和不抵抗主义。1935年葛庭燧参加“一二·九”运动，并加入中共领导的“中华民族解放先锋队”，担任中队长。1938年，葛庭燧考入燕京大学物理系读研并任助教，期间秘密地为抗日游击队提供器材和资料。

1941年8月，葛庭燧抱着“科学救国”的理想赴美国求学，短短的4年里，他独立地取得了一系列奠基性和开拓性的科研成就，成为国际固体内耗领域的创始人之一。葛庭燧的科学事业如日中天，他却始终不忘科技报国初心，积极参加了中国共产党南方局领导的活动。他与一大批进步的中国留学生决心成立一个关心国内情况的组织。1949年2月于芝加哥他们成立了“留美中国科学工作者协会”，会议选举葛庭燧担任理事会主席。

1949年5月，葛庭燧收到在香港大学任教的清华校友、中共地下党员曹日昌的信，随信附来一封给钱学森的信，代表当时的人民政府邀请钱学森回国效力，拜托他将信转寄给钱学森。葛庭燧当即把这封信抄到自己的笔记本上，并转给当时在MIT任教的钱学森还附上一封热情洋溢的亲笔信。钱学森一直保存着当年葛庭燧写给他的这封信。

在葛庭燧的积极推动下，“美中科协”与美国一批华人媒体密切联系，使在美留学生能及时了解国内信息。1949年6月，在匹兹堡召开了全美留学生的“美中科协”大会，葛庭燧当场宣布即将离美回国，受到了与会者的热烈响应。大会选举葛庭燧担任大会主席，并决定成立全美“美中科协”。葛庭燧将钱三强致“美中科协”的信发表在刊物上，号召留美学子回国效力，有力推动了归国运动。

1949年10月1日新中国成立之日，葛庭燧在芝加哥以“美中科协”的名义主持召开庆祝会，并冒着生命危险举起了一面鲜艳的五星红旗。他还邀集了34位在芝加哥的清华同学，打电报给国内的叶企孙教授，转致对新中国的祝贺。葛庭燧一家原定夏天回国，但由于“交通阻滞”，直至11月底才乘坐“戈登将军”号客轮离开美国，由香港转道回到新中国。