叶企孙（原名叶鸿眷）1898年7月16日出生在上海县唐家弄的书香门第，幼年在家识字后上私塾，对经史子集等烂熟于心，对西方科学知识颇具了解，是家喻户晓的神童。

1907年叶企孙在父亲创办的上海县立敬业学校读书，13岁时报考清华学堂成为第一批学生。武昌起义停课后转读江南制造局兵工中学。1913年夏清华学堂恢复招生，叶企孙再次考上清华。16岁就完成学术论文《考证商功》，发表在《清华学报》。后又在《清华周刊》发表了《革挂解》《天学述略》，在《清华学报》发表了《中国算学史略》，深得教务长梅贻琦等老师器重。1915年他创办了第一个学生团体——科学社。

1918年6月，叶企孙清华毕业赴美入读芝加哥大学物理系三年级，两年后毕业转入了哈佛大学研究生院，师从著名物理学家杜安和布里奇曼进行实验物理研究，同导师一起用x射线短波极限法，精确测定了普朗克常数h，物理学界称其是最为可靠，被沿用了十六年；他还推导出磁化引起体积变化公式，阐述高压对铁磁性金属性质的影响等。由此在世界物理学界声名鹊起。然而他放弃名利，1923年10月博士毕业后取道欧洲回国。

叶企孙1924年春执教东南大学物理系讲授力学电子论和近代物理，1925年应邀出任清华学校副教授。他克服重重困难全力推动清华物理系成立，一人撑起整个物理系，执教大学一、二、三年级物理课程。1929年他任清华大学理学院院长（兼物理系主任），成为了清华的决策者之一，并把算学、物理、化学、生物、心理、地学六个系和工程学系归入理学院中。他广纳人才四处求贤，从1926年至1937年间，先后聘请吴有训、熊庆来、周培源、赵忠尧等教授到清华任教。他四处筹款修建物学馆、生物馆、化学馆、水利馆、机械工程馆、航空工程馆等实验室。从此开创了科研先河。

叶企孙不拘一格选人才，力排众议将初中文化、有数学奇才的华罗庚请到了清华园担任助理员和教员，讲授大学微积分课程，又派去英国剑桥大学深造，成为世界一流大数学家。他培养地位低、被称为“听差”，但勤劳聪明肯学的勤杂工阎裕昌到实验室，破格提拔为实验员，辅助讲课。叶企孙无私举贤为清华理学院积蓄了巨大能量。

叶企孙擅长因材施教，根据学生的特点，精心点拨，指引提携。钱伟长历史国文都满分，数理化英差，清华文科录取后，他要立志科学救国，想转物理系时被拒；叶同意他弃文学理并倾力帮助指导，钱伟长在数学、物理、化学和工程等方面都非同凡响，后来成为了力学之父。1945年李政道从浙江大学转学西南联大物理系，叶企孙上课时发现李政道理论水平出类拔萃，实验能力略显薄弱，觉得他是物理天才，允其免课但须上实验课，使李政道实验能力有了很大提升。1946年又荐读完本科二年级的李政道去美国芝加哥大学读博士。11年后李政道与西南联大师兄杨振宁一起，获得了诺贝尔奖。

叶企孙具有超前战略眼光。王淦昌酷爱化学，叶发现其才可塑，叫他转学核物理，最终成为中国核科学奠基人和开拓者之一。被誉为中国光学之父的王大珩清华毕业后，留学英国伦敦帝国理工时，是叶指引其选学了应用光学专业。赵九章出国留学时，叶企孙鼓励他攻读大气物理、地球物理学，后来成了卫星之父。1934年，钱学森在交大铁道工程专业毕业后考取清华第二期留美公费生，但钱的成绩略逊色赵九章、王竹溪。负责选派的叶企孙，发现钱学森绝对是航空工程人才，建议他改专业到美国麻省理工学院攻读航空工程研究生，安排三位导师精心指导一年补习课程，钱学森仅花了一年时间就在麻省理工硕士毕业。后来成了中国导弹之父。