1 勤奋攻读
1935年，张光斗搭美国轮船格兰脱将军号起航赴美。导师汪胡桢以他早年在美国学习的经验，推荐张光斗就读加州大学伯克利城分校土木系。后来的事实证明，汪先生的决定是完全正确的。
加州大学伯克利分校伯克利分校地处旧金山湾畔硅谷地带，是加州大学九所分校中历史最悠久、教育质量最好的一所。它是加州大学系统最杰出的代表，被誉为美国“西部大开发”中“智力开发”的基地。早在20世纪30年代，美国教育委员会向2000名著名学者进行调查，结果伯克利以其“杰出的”和“适宜的”学科建设而跻身美国一流学府之列——这是美国200余年来公立大学向东部常春藤大学发出的首次挑战。这所占地1232英亩、在读学生3.5万人左右的“巨型大学”，曾有22位教授、校友获得过诺贝尔奖。
此次与张光斗同行的有金陵大学两位姓黄的老师，他们也去加州大学，一个学森林专业，另一个学果木专业。三人同行，一路相互照顾，自然欢欣。船到日本，他们乘火车到东京游历了一番。在东京的短暂逗留让张光斗发现日本的城市建设很不错，水土保持工作做得相当到位。
在历时三周的海上航行之后，格兰脱将军号抵达加拿大温哥华城，然后转道西雅图。进入美国境内，他们又游览了华盛顿、旧金山，最后抵达伯克利城。
7月，张光斗正式到加州大学注册，入土木工程系攻读硕士学位。
水利泰斗张光斗传在这里，张光斗遇到了恩师欧欠佛雷教授，并且选修他的灌溉工程课。欧欠佛雷教授很快发现这名中国学生既有才华又肯努力，为了表示对他的欣赏，欧欠佛雷给了张光斗加州大学奖学金。这是张光斗在获得清华奖学金的基础上，拿到的第二份奖学金。
一个学期很快过去了，寒假期间，欧欠佛雷教授介绍张光斗到各处参观工程，学习水利。张光斗参观了当时全美乃至全世界最大的大坝——波尔多大坝工程，其发电装机容量在水电站中屈指可数。接着又参观了科罗拉多河引水工程，该工程颇具技术含量，对他的启发很大。而后，他又到加州南部的圣华金河谷参观灌溉工程。那里的大坝、渠系、灌区农田、果园，工程配套齐全，管理井井有条，农作物欣欣向荣，人民生活富足。当时，加州政府和垦务局计划把加州北部萨克拉门托河的水引到南部，造福一方百姓。为此，张光斗写了几篇介绍加州水利灌溉工程的文章，投到了汪胡桢主办的《水利学报》上。
在加州大学，张光斗利用学校丰富的资源，肆意徜徉在知识的殿堂。他几乎每天都去学校图书馆，广泛涉猎了美、印、埃等国家灌溉工程方面的书籍。此外，值得一提的是，加州大学非常鼓励学生进行体育锻炼，各种设备和用具应有尽有，连一向不善体育的张光斗也尝试每天都去体育馆，然后舒舒服服冲个澡。
旧金山位于美国西海岸，终年无雪，气候宜人。这里是华人聚居地，华人华侨、留学生相对较多，张光斗初到美国是就由加州大学的校友倪清源接待的。他们这些年轻的留学生也成了中国饭馆的常客，华侨业主总是特别优待他们，他们不但吃得很好，而且每顿饭老板只收二角美金，真是大大的美事。
周末，张光斗和同学李卓敏、狄景明等常去倪清源家小聚。他们几个都是在加州大学留学的华人，李卓敏学的是经济，后来成了著名的教育家、经济学家、工商管理学家，还创立了香港中文大学，狄景明则是张光斗的室友。倪清源回国后，曾在金陵大学任教。
一群年轻小伙子聚在一起，毫无顾忌地坐下来谈论他们遥远的祖国，非常愉快。当然，最重要的是做一顿丰盛的中国饭菜来一解乡愁。他们分头买菜，倪嫂负责做菜，餐后大家一起洗碗，然后坐下来谈论国事，交流观念，分享快乐，或者讨论将来的工作，等等。虽然有时大家的见解不同，但在爱国情深、建国心切、造福人民上，毫无疑问大家是一致的。有时，李卓敏会驾车陪他们去奥克兰城去看一场电影——那时，伯克利到奥克兰一路上还是荒野，年轻人的心却轻快无比。
周末，总是如此令人期待。
1936年6月，张光斗经过一年的学习，获得了硕士学位。这时，他非常渴望学习大坝设计，于是请求导师欧欠佛雷介获得硕士学位的张光斗绍他去美国垦务局实习，以便学习更多的技术。作为水利工程界的元老，欧欠佛雷自然不会拒绝得意门生的合理要求。于是，他给时任垦务局总工程师的国际大坝权威萨凡奇先生写了一封介绍信。
萨凡奇萨凡奇（1897—1967），美国大坝工程专家，早年就读于威斯康星大学工程系，1903年获博士学位，此后进入美国垦务局工作。他一生负责设计了60余座大坝，其中有当时世界上最高的重力拱坝——胡佛大坝。他以在坝工方面的卓越成就而享有崇高的声望，被誉为“全球工程师”。美国为纪念他和他负责设计的遍布世界各地的著名坝工建筑，曾发行纪念邮票。
不久，张光斗顺利得到了去科罗拉多州丹佛城垦务局实习的机会，还亲自见到了萨凡奇本人。萨凡奇虽是权威人士，但对人友善，他亲自为张光斗制定了三个月的实习计划，让局内各部门的领导指导他。萨凡奇非常喜欢张光斗，甚至还请他到家里做客，虽然两人年龄差距较大，却结下了深厚的友谊。局里的工程师们也非常友好，经常邀请张光斗做客或者一同游玩。张光斗觉得，美国的普通百姓还是友好的，他们大都素质良好，乐于助人。
在实习期间，每每看到国外优越的技术条件和良好的工程建设，张光斗都会想起依然在战火纷飞中挣扎的祖国——中国何时才能强大，何时也会有这样先进的工程？！每天晚上，他必到的一个地方就是城市图书馆，在那里，他可以饱览垦务局的技术专著——理论加实践使他的学习效果突飞猛进。
2 我不回去不安心！
在垦务局，张光斗结识了一同实习的清华留美学生张昌龄。他比张光斗高一届，二人志趣相投，相处甚好。
一天，张光斗接到清华导师汪胡桢先生的来信，要他代表中国水利学会去马萨诸塞州参加在哈佛大学举办的国际土力学和基础工程学会成立大会。张光斗接到此信，犹豫不安，因为当时的他对土力学一窍不通。经张昌龄再三劝说，张光斗最终抱着学点东西的目的去参加了会议。
到了哈佛大学，他听取了不少会议报告。虽不能完全听懂，但收获不少。此行最大的收获就是，他发现大名鼎鼎的力学专家威斯脱伽特和土力学权威卡萨格兰地两位教授都在哈佛大学工学院任教，于是萌生了到哈佛大学攻读力学研究生的念头，以便将来从事大坝设计工作。经过清华大学驻美办事处的批准和国内导师的同意，张光斗转学到了哈佛大学。他回到丹佛城垦务局后，萨凡奇先生也很赞同他师从威斯脱伽特教授。
1936年下半年，张光斗正式到哈佛大学工学院学习。这一次，他的恩师是赫赫有名的威斯脱伽特。张光斗选修了导师的弹性理论课和研究论文课。他很喜欢哈佛大学的课程，虽然有时学起来比较吃力，例如学习单行理论课用到的向量数学学起来就比较辛苦，但他从不曾放弃。一段时间后，威斯脱伽特教授对他的勤奋努力和优异的成绩赞赏有加，建议他多做一些研究性工作，还常带他出席一些重要的力学会议。
到了寒假，威斯脱伽特教授要到密歇根安阿伯城密州大学参加力学会议，他让张光斗也去。张光斗乘火车去开会，哪知道搞错了方向，误打误撞进了加拿大的辖区，结果被查票员发现他无签证入境，被送回美国，然后又换乘火车才到达安阿伯城。在密州大学，他巧遇了交大的同班同学张仁滔，他乡遇故知，自然格外高兴。热心的张仁滔硬要介绍夫人的同学钱玫荫给张光斗认识。当然，独居异国他乡的张光斗通过书信往来结识了钱玫荫小姐——日后，这场小插曲还真促成了一段金玉良缘。
1937年6月，张光斗两年的留学期满。为巩固学业，他申请延长半年，得到了批准。导师威斯脱伽特教授殷切希望这个来自中国的优秀学生能留在哈佛继续攻读博士学位，张光斗却期望能够早日回国，报效桑梓，况且留学期限只剩半年，来不及攻读博士学位。威斯脱伽特教授劝说道，这些问题都可以解决，而且保证一年后就授予博士学位，同时给他一等奖学金。考虑再三，张光斗同意继续留在美国读博。
于是，张光斗准备参加哈佛大学的博士生入学考试。他面临的最大困难就是通过法语考试，因为当时哈佛规定考生必须通过一门第二外语。张光斗的法语老师是振动学权威邓哈托，也是考试的主考官。经过两个月的刻苦准备，张光斗居然通过了他最为担心的法语考试——他估摸着，是威斯脱伽特请邓哈托教授照顾了自己。因为考的都是邓哈托课上教过的内容，可见，威斯脱伽特是多么想留住这个优秀的中国学生。
张光斗对这位丹麦籍的老教授也充满了感激。自他来到哈佛工学院后，几乎每个节假日，威斯脱伽特教授都要请张光斗到自己家里做客。有一次，张光斗问起，恩师何以如此款待这位来自遥远中国的留学生？老教授感慨万千地说起自己的经历——他来自丹麦，当初在哥本哈根大学毕业后来美国读研究生。只身一人求学异国，多亏导师指点照顾，才得到硕士、博士学位和留校任教的机会，导师还把自己心爱的女儿嫁给了他。而现在，该是他像导师一样来帮助那些外国留学生的时候了。
张光斗被恩师威斯脱伽特先生的这番话感动了，他觉得，在异国他乡居然遇到这样亦师亦友的老教授，真是命运之垂怜，人生之幸事。
1937年6月，张光斗获得了哈佛大学的硕士学位。暑假来临，他希望能再次去垦务局实习锻炼，威斯脱伽特教授很赞成，特意给萨凡奇写信交代此事。
再次来到丹佛，再次见到萨凡奇，张光斗分外高兴。他仍然在去年的岗位上实习，但分配给他的校核设计工作提高了一个档次。
实习期间，张光斗和同在垦务局实习的中国留学生时常相聚，共议国事。
1937年7月，北平卢沟桥发生了“七七事变”，日寇全面发动对华战争。事变之后，国共联合抗日的消息让太平洋东岸的中国留学生欢呼雀跃，热血沸腾。报纸上、电台里有关中国抗战的消息不断刺激着留学生敏感的神经，他们几乎每天聚会，谈论战事，商量大家如何寻找机会报效祖国。虽然他们完全可以继续留在美国完成学业，但考虑到目前是战乱时期，正是国家用人之际，他们即使留在美国，也难以安心向学。“天下兴亡，匹夫有责”！眼下正是有志青年回国参战、奉献青春的大好时机。那时，清华留美办事处主任孟治劝张光斗暂时不要回国，继续留在美国完成学业，但张光斗却说：“我的国家在抗战，我不回去不安心！”——想到硝烟弥漫、山河破碎的祖国，张光斗恨不得立即飞回去，把自己学会的本领用到拯救民族和国家的大业中去。
张光斗写信给哈佛恩师威斯脱伽特教授，表明放弃学业回国参战的决心。导师显然希望他继续留美学习，因为在他看来目前张光斗能做的抗战工作不多，更何况回国就无法继续学习，但张光斗去意已坚。威斯脱伽特教授回了一封热情洋溢的信给张光斗，信中说道，他愿意尊重张光斗的爱国之心，理解他回国心切，但哈佛大学工学院的门永远向他敞开，无论什么时候哈佛都欢迎他。收此书信，张光斗感动不已——恩师情比泰山重。
就这样，张光斗中断学业，回国了。