1938年1月中旬，根據國民政府指令，長沙臨時大學遷往昆明，另行組建國立西南聯合大學。當時中共駐長沙辦事處的徐特立等幾位書生聞訊，急速來到長沙臨時大學講演，堅決反對西遷，鼓動學生抵制國民政府與學校當局的號令。無奈形勢比人強，歷史選擇的只能是順應時代潮流為民族大義而前行的人。國難當頭，大局已定，臨時大學師生打點行裝，昂頭挺胸，以悲壯的豪氣英姿，毅然邁出了西遷的步伐。幾乎與此同時，中央研究院在長沙各研究所，經過一番仁者見仁，智者見智的爭論後，決定即刻向重慶、桂林、昆明等不同的地區撤退轉移。中研院總辦事處於重慶發出指示，電令在長沙的史語所與社會科學研究所、天文研究所等設法向昆明轉移。
1938年春，中央研究院在長沙各所陸續向昆明進發。據《史語所大事記》1937年12月條：“議遷昆明，圖書標本遷昆明者三百六十五箱，運重慶者三百箱，運桂林者三十四箱，待運漢口者兩箱，等運香港者五十二箱，其餘六十多箱且封存於長沙。”
一切安排完畢，史語所人員押送三百餘箱器物，先乘船至桂林，經越南海防轉道抵達昆明，暫租賃雲南大學隔壁青雲街靛花巷三號一處樓房居住。此時梁思成一家已先期抵達昆明，並在翠湖邊一個大宅院裡落腳。可謂有緣千里來相會，史語所同仁與梁家在這個陌生的邊陲春城再度相會了，大家相互傾訴路途的艱辛。
關於梁家由長沙至昆明的逃難經過，許多年後，梁從誡曾有過這樣的回憶：“汽車曉行夜宿，幾天以後，在一個陰雨的傍晚，到達一處破敗的小城——湘黔交界處的晃縣。泥濘的公路兩側，錯落著幾排板房鋪面，星星地閃出昏暗的燭火。為了投宿，父母抱著我們姐弟，攙著外婆，沿街探問旅店。媽媽不停地咳嗽，走不了幾步，就把我放在地上喘息。但是我們走完了幾條街巷，也沒有找到一個床位。原來前面公路坍方，這裡已滯留了幾班旅客，到處住滿了人。媽媽打起了寒戰，闖進一個茶館，再也走不動了。她兩頰緋紅，額頭燒得燙人。但是茶舖老闆連打個地舖都不讓。全家人圍著母親，不知怎麼辦才好。”後來，多虧遇上了一群空軍飛行學院的學員，才在他們的住處擠了個房間住了下來。此時的林徽因患急性肺炎已發燒四十度，一進門就昏迷不醒，多虧同車一位曾留學日本的女醫生給開了幾味中藥治療，兩個星期後才見好轉。
經歷了四十余天的顛簸動盪，梁氏一家穿山越嶺，歷盡艱難困苦，終於在1938年1月到達昆明。幾個月後，史語所人員接踵而至，相見之後的驚喜可想而知。
待一口氣喘過，原中國營造學社的劉致平、莫宗江、陳明達等人，在與梁思成取得聯繫後，從不同的地方先後趕到了昆明。儘管前線依然炮聲隆隆，戰火不絕，但此時的梁思成感到有必要把已解體的中國營造學社重新組織起來。對西南地區的古建築進行一次大規模調查，唯如此，方不辜負自己與同事的青春年華，以及老社長朱啟鈐的臨別囑託。他開始給營造學社的原資助機構——中華教育文化基金董事會發函，說明大致情況並詢問如果在昆明恢復學社的工作，對方是否樂意繼續給予資助。中基會很快給予答复：只要梁思成與劉敦楨在一起工作，就承認是中國營造學社並給予資助。梁思成迅速寫信與在湖南新寧老家的劉敦楨取得聯繫，並得到對方樂意來昆明共事的許諾。於是，中國營造學社的牌子又在風雨迷濛的西南之地掛了起來。
就在中研院史語所等學術機構向昆明撤退的同時，長沙臨時大學也開始了遷徙行動，師生們分成三路趕赴昆明。據《西南聯大校史》載：
第一批走水路，由樊際昌、梅關德和鍾書箴教授率領，成員包括教師及眷屬，體弱不適於步行的男生和全體女生，共計600多人，分批經粵漢鐵路至廣州，取道香港、坐海船到安南（越南）海防，由滇越鐵路到蒙自、昆明。
第二批由陳岱孫、朱自清、馮友蘭、鄭昕、錢穆等10餘名教授乘汽車，經桂林、柳州、南寧，取道鎮南關（今友誼關）進入河內，轉乘滇越鐵路火車抵達蒙自、昆明。
第三批為“湘黔滇旅行團”，由290名學生和11名教師組成。
隨隊的11名教師組成輔導團，由黃鈺生教授領導，成員包括中文系教授聞一多、教員許維遹、助教李嘉言；生物系教授李繼侗、助教吳征鎰、毛應鬥、郭海峰；化學系教授曾昭掄；地質系教授袁復禮、助教王鍾山等人。應臨時大學請求，國民政府軍事委員會和湖南省政府指派駐湘中將參議黃師岳擔任“湘黔滇旅行團”團長，軍訓教官毛鴻上校充任參謀長，對旅行團實施軍事化管理。師生身穿湖南省政府贈發的土黃色嶄新制服，裹綁腿，背乾糧袋、水壺，外加黑棉大衣一件，雨傘一柄，猶如一支出征的正規部隊。全團分為2個大隊、6個中隊、18個小隊。大隊長分別由教官鄒鎮華、卓超二人擔任，中隊長和小隊長分別由學生擔任。
2月20日，旅行團大隊人馬離開長沙，一路經湘西穿越貴州，翻山越嶺，夜宿曉行，跋涉1600餘公里，日夜兼程68天，除車船代步和旅途休整外，實際步行40天，約1300公里。時湘黔一帶土匪橫行。山野村寨經常傳出搶劫財物，殺人越貨的消息。湘西土匪之猖獗世人皆知，大股匪群有數千人之眾，不但擁有新式來复槍、手槍、盒子炮，還擁有重機槍與小鋼砲等裝備。在軍閥混戰時期，匪眾們為爭地盤和錢財，時常與當地駐軍交戰，有時一棚土匪敢跟一個師的兵力對抗交火。臨時大學組成的旅行團之所以由全副武裝的軍人領隊護行，一個重要緣由就是深怕途中遭遇匪徒，發生不測。臨出發前，湖南省政府主席張治中專門派人與黑道中的“湘西王”打過招呼，告知有一批窮學生將“借道”湘西與黔境到雲南讀書，請傳令沿途各“廣棚”、“土棚”和“鬥板凳腳”，以民族大義為重，不要對其進行騷擾。
或許是張治中的招呼起了作用；或許“湘西王”真的以民族大義為重，向密佈於山野叢莽中的黑道弟兄下達了手諭；或許因為窮師生們本身沒有多少財物可劫掠。一路下來，旅行團並未與土匪遭遇。只有一次，走到一個離土匪窩點很近的地方停留過夜，有探子來報，說可能當晚有土匪前來打劫，眾人極其緊張，作了特別戒備和最壞的打算。然而夜間只聽得遠處幾聲槍響，並未見土匪來臨，眾人虛驚一場，算是度過了一劫。
旅行團進入湘黔交界處，受到當地政府和民眾的熱情照拂。當大隊人馬進入黔東門戶——以侗族人為主體的玉屏縣境時，政府專門張貼由縣長劉開彝於3月16日簽署的佈告，告知商民臨時大學旅行團將抵本縣住宿，而“本縣無寬大旅店，茲指定城廂內外商民住宅，概為各大學生住宿之所。凡縣內商民際此國難嚴重，對此振興民族之領導者——各大學生，務須愛護借重，將房屋騰讓，打掃清潔，歡迎入內暫住，並予以種種之便利。特此佈告。仰望商民一體遵照為要。”3月17日，旅行團到達玉屏縣，受到縣長劉開彝、各界代表及童子軍的熱烈歡迎，食宿等諸方面都得到了最大限度的關照。
當旅行團進入貴州腹地時，不間斷地有村寨地保敲鑼，提示商人與百姓不要提高物價，以方便過路的旅行團。此後，旅行團更是一路暢通無阻，有的縣甚至派出中學生在城郊列隊歡迎。有一對鄭姓姐妹，特地邀請一位同姓的團員到家裡吃飯認親。玉屏產的簫聞名全國，有“蘇州笛子玉屏簫”之譽，鄭姓姐妹贈送同姓學生玉簫一對留作紀念，從而留下了一段佳話。
熱烈的場景在省城貴陽達到了高潮，這一天正趕上滂沱大雨，旅行團成員們為壯觀瞻，步伐整齊地冒雨行軍，嘹亮的歌聲在雷電交加中傳向四方，大街兩旁的群眾無不鼓掌歡呼，冒雨向前與隊員們握手擁抱。如此熱烈的場景，令師生們深為感念，徒增肩上神聖使命。據隨行的聞一多後來說：“那時候，舉國上下都在抗日的緊張情緒中，窮鄉僻野的老百姓也都知道要打日本，所以沿途並沒有做什麼宣傳的必要。同人民接近倒是常有的事。但多數人注意的還是苗區的風俗習慣，服裝，語言，和名勝古蹟等等。”又說：“在旅途中同學們的情緒很好，彷彿大家都覺得上面有一個英明的領袖，下面有五百萬勇敢用命的兵士抗戰，反正是沒有問題的。”
68天的長途跋涉，旅行團師生們真正地走出了象牙塔。進入到書本之外形形色色的大千世界。一路上，師生們拜訪苗寨，調查社會與民眾生活，切身感受到國家經濟的落後與百姓生活的艱辛，尤其是對當地種植鴉片的背景和這種毒品給社會帶來的危害有了更深層的了解和認識。輔導團教師們藉此時機進行實際教學，當年與李濟一同進行山西夏縣西陰村田野考古發掘的著名地質學家袁復禮教授，結合湘西、黔東一帶的地形地貌，講解河流、岩石的構造形成，以及黔西岩溶地貌和地質發育理論。聞一多指導學生收集當地民歌、民謠，研究不同民族語言，並對當地風土人情進行寫生。聞氏本人用鉛筆寫生畫作數十幅，取材別緻，筆意蒼勁，當到蒙自展示後，許多教授大為震動，認為是不朽之作。師生們收集的雲貴民間歌謠多為男女相悅相慕之詞，在內地和書本上極難聞見，其含蓄中暗帶的艷麗令師生們大感新奇，如“廊前半夜鸚鵡叫，郎彈月琴妹吹簫”，就是一首絕妙的民謠。
旅行團中，與聞一多的慷慨激昂性格和詩人浪漫氣質不同的是，北大化學系教授曾昭掄的故事更是為師生津津樂道。這位晚清名臣曾國藩的後輩沉默寡言，平時很少與人交際，只是專心治學，有時簡直到了著迷的程度。儘管曾氏自少年就在長沙美國教會學校學習，又是清華出身，留美博士，但與其他留學東洋、西洋的學人大不相同。一般而言，凡留洋的學生總是西裝革履，打扮入時，氣宇軒昂，頭髮梳得油光發亮，一絲不亂。曾昭掄卻反其道而行之，在穿衣打扮上，具有濃厚的中國鄉村塾師的“名士”氣。他所穿的大多是藍布大褂，在外人看來總是皺皺巴巴，不太合身，且有些破破爛爛、土里土氣，有時第三個釦子還要扣到第二個扣眼中，形成一個大斜襟。臉洗得好像不太乾淨，頭髮不整，鬍子幾天不刮，像個遊走於街頭巷尾的賣油條或煎餅果子的小商販。腳上的襪子似是沒有襪筒，只到腳後跟為止。鞋子更是玄乎得令人頭暈，總是一雙藍色或黑色布鞋，且鞋子前後有洞，近似於後來的塑料拖鞋或涼鞋，只能趿拉著走路。鞋中襪子的前頭總是被腳趾頂破而不補，形成了鞋前裸露腳趾，後頭露著襪子甚至腳後跟的古代遊方和尚濟公模樣。這副打扮，師生們見得多了也就習以為常，每次在路上見了只是悄悄嘰咕一聲“空前絕後”，一笑了之。但不明就裡的人往往發生點誤會，搞得雙方都很尷尬。據聯大學生何兆武說：“朱家驊做中央大學校長的時候，有一次召集各系主任開會，曾昭掄來了，朱家驊不認得，問他是哪一系的。曾昭掄答是化學系的。朱家驊看他破破爛爛，就說：'去把你們系主任找來開會。'曾昭掄沒有答話，扭頭走了出去，回宿舍後，捲起鋪蓋就離開了。隨後就在北大化學係做系主任。”
儘管曾昭掄為人低調，穿得破破爛爛，平時不哼不哈，但湘湖文化中的“吃得苦、挺得住、霸得蠻”的脾氣還是一點不少的。由於此次朱家驊的冒失，使曾昭掄感到受了人格污辱。與許多官僚不同的是，他並不解釋和辯駁，並且認為對這類高高在上的官僚政客解釋一句都是多餘的，且有損於自己的人格和尊嚴，於是悶頭不響地悄悄捲起鋪蓋開路。這個作風很有一些“湘鄉蠻子”倔犟不羈的風格。
何兆武講的這個故事應是1931年間的事。就在這一年，曾昭掄應北京大學校長蔣夢麟邀請，出任北大化學系教授兼主任。曾昭掄到北大任職後，所放的“三把火”，就是添設備、買藥品、擴建實驗室。據費孝通回憶說：“他為這個學科費盡心力，像一個媽媽對自己的孩子一樣。在我國把實驗室辦到大學裡邊，據說他是第一個。通過實際獲得科學知識，他解決了這一個很基本的問題，抓住了要害。”在這個基礎上，曾昭掄把在國外多年學到的絕招全部施展了出來，並天才地加以發揮，對各項事務作了徹底革新，使北大化學係無論是人才還是設備一躍成為全國業內最強的一個系，受到全國教育界的矚目和稱譽。
按照曾氏的學生、1948年畢業於北大化學系，後為北大化學與分子工程學院教授蘇勉曾的說法，曾昭掄“振興北大化學系的功績可與蔡元培校長改革、振興北京大學的功績相比擬。”這話或許有點言重了，但當年曾氏在北大化學系建設中的功績確是名動一時的。
北大南遷後，曾昭掄率化學系一批師生來到長沙，繼而隨“湘黔滇旅行團”向昆明徒步進發。每天自清晨走到傍晚，曾氏不走小道捷徑，而是沿盤山的沙石公路走，每當休息時，就坐下來寫日記。據當時就讀於北大化學系，隨旅行團赴滇的學生唐敖慶回憶：“每天早晨，當我們披著星光走了二三十里路時，天才放亮。這時遠遠看見曾昭掄教授已經坐在路邊的公里標記石碑上寫日記了。等我們趕上來後，他又和我們一起趕路。曾先生每天如此。看來，他至少比我們早起一兩個小時。”每到一地，借休整之機，曾昭掄還同聞一多等教授向當地軍政官員、士紳與民眾作政治文化方面的講演，分析中國的國力、軍隊和武器，以及長期抗戰中如何解決所需要的鋼鐵、棉花、酸鹼、橡膠等物資的供應等問題，同時論證抗戰必勝以及勝利後將需要大量人才，寄希望於當地青年與西南聯大的學生等等議題。在整個旅途跋涉中，旅行團師生們寫下了一本又一本日記、觀察心得和畫作，學生錢能欣到達昆明後，將自己的旅行日記整理成《西南三千五百里》一書，由商務印書館出版發行。歌謠採訪組學生劉兆吉將途中收集的2000多首民歌，匯集成《西南采風錄》一書，為當地的歷史文化留下了豐富的史料。清華外文系學生、湘黔滇旅行團“護校隊員”查良錚，也就是後來著名的詩人穆旦，以澎湃的激情和飛動的靈性，創作了名動一時的《出發》、《原野上走路》等“三千里步行”系列詩篇：
出發——三千里步行之一澄碧的沅江滔滔地註進了祖國的心臟，濃密的桐樹，馬尾松，豐富的丘陵地帶，歡呼著又沉默著，奔跑在江水兩旁。
千里迢遙，春風吹拂，流過了一個城腳，在桃李紛飛的城外，它攝了一個影：
黃昏，幽暗寒冷，一群站在海島上的魯濱遜失去了一切，又把茫然的眼睛望著遠方，凶險的海浪澎湃，映紅著往日的灰燼。
（喲！如果有Guitar，悄悄彈出我們的感情！）一揚手，就這樣走了，我們是年青的一群。
而江水滔滔流去了，割進幽暗的夜，一條抖動的銀鍊振鳴著大地的歡欣。
在清水潭，我看見一個老船夫撐過了急流，笑……原野上走路——三千里步行之二我們終於離開了漁網似的城市，那已窒息的、乾燥的、空虛的格子不斷地撈我們到絕望去的城市呵！
而今天，這片自由闊大的原野從茫茫的天邊把我們擁抱了，我們簡直可以在濃郁的綠海上浮游。
我們走在熱愛的祖先走過的道路上，多少年來都是一樣的無際的原野，（歐！，藍色的海，橙黃的海，棕赤的海……）多少年來都澎湃著豐盛收穫的原野呵，如今是你，展開了同樣的誘惑的圖案等待著我們的野力來翻滾。所以我們走著我們怎能抗拒呢？歐！我們不能抗拒那曾在無數代祖先心中燃燒著的希望。
這不可測知的希望是多麼固執而悠久，中國的道路又是多麼自由而遼遠呵……4月28日上午，旅行團師生們帶著滿身風塵和疲憊，抵達昆明東郊賢園。西南聯大常委蔣夢麟、梅貽琦，以及南開的楊石先、清華的潘光旦、馬約翰等教授，另有部分從海道來昆的學生佇立歡迎。之後，大隊人馬向城內開進，當隊伍經過中央研究院史語所臨時租賃的拓東路宿舍門前時，史語所同仁打出了“歡迎聯大同學徒步到昆明”的橫幅，以示嘉勉。史語所語言組主任趙元任夫人楊步偉、北大校長蔣夢麟夫人陶曾榖、南開大學秘書長黃鈺生夫人梅美德，攜各自的女兒與一群當地兒童，在路邊設棚奉茶迎接。隊伍的前鋒一到，眾人立即端茶送水遞毛巾，向師生獻花。歡迎的人群還為這支歷盡風霜磨難的隊伍獻歌一曲，這是著名語言學家兼音樂家趙元任特地為師生們連夜製作而成的，詞曰：
遙遙長路，到聯合大學，遙遙長路，徒步。
遙遙長路，到聯合大學，不怕危險和辛苦。
再見岳麓山下，再會貴陽城。
遙遙長路走罷三千餘里，今天到了昆明。
歌聲響起，如江河翻騰，大海驚濤，慷慨悲壯的旋律向行進中的每一位師生傳遞著國家的艱難與抗戰必勝的信念，許多師生與在場的群眾被感動得涕淚縱橫。隊伍進入昆明圓通公園，在唐繼堯墓前舉行了隆重的歡迎儀式，旅行團團長黃師岳站在隊前逐一點名完畢，將花名冊送交梅貽琦。這個簡單神聖的儀式，標誌著歷史上從未有過的學生旅行團，成功地完成了由湘至滇的千里奔徙，全體成員平安抵達目的地，黃師岳與隨團的官兵也完成了政府賦予的光榮使命。自此，數千名師生在昆明正式組建了足以標榜青史、永垂後世的西南聯合大學。國民政府任命蔣夢麟、梅貽琦、張伯苓等三人為西南聯大常委，共同主持校務。
為鼓勵師生精神，堅持文化抗戰的決心，表達中華民族不屈的意志，西南聯大成立了專門委員會，向全體聯大師生徵集警言、歌詞，制定新的校訓、校歌。從眾多來稿中，專門委員會經過反复篩选和討論，最後以“剛毅堅卓”四字作為聯大校訓。同時選定由聯大文學院院長馮友蘭用《滿江紅》詞牌填寫的歌詞，清華出身的教師張清常譜曲的詞曲作為校歌，歌詞為：
萬里長征，辭卻了，五朝宮闕。暫駐足，衡山湘水，又成離別。絕徼移栽楨幹質，九州遍灑黎元血。盡笳吹，弦誦在山城，情彌切。
千秋恥，終當雪。中興業，須人傑。便一成三戶，壯懷難折。多難殷憂新國運，動心忍性希前哲。待驅除仇寇，复神京，還燕碣。
這是一曲20世紀中國大學校歌的絕唱，它凝聚了中國文人學者、莘莘學子在民族危難時刻最悲壯的呼喊，濃縮了聯大師生在國危家難之際所具有的高尚情感和堅強意志。從此，西南聯大的歌聲開始響起，激昂的旋律震動校園內外，感染著師生，激勵著不同職業的中華兒女共赴國難，奮發自強。
西南聯大組建之初，以蔣夢麟為主任的總辦事處設在崇仁街46號。未久，在各界人士支持幫助下，又租得大西門外昆華農業學校作為理學院校舍，租得拓東路迤西會館、江西會館、全蜀會館作為工學院校舍，鹽行倉庫作為工學院學生宿舍，幾處房屋略加修理，置辦一些桌椅就可以開課。木床趕製不及，每個學生配發幾個做外包裝用的小木箱，拼攏以代臥榻，箱中還可以放書，可謂一石二鳥，一箱兩用。秩序甫定，張奚若、金岳霖、錢端升等原與梁家關係密切的聯大教授，又得以與梁思成、林徽因夫婦相聚，流浪的知識分子在陽光明媚，風景宜人，鮮花遍地的邊城，又找回了往日的溫馨與夢中的記憶。只是安詳舒心的日子未過多久，沉重的生活壓力接踵而來。地處西南邊陲，多崇山峻嶺，在國人眼中並不突出的雲南，由於戰爭爆發和國軍大規模潰退，此地的戰略地位越來越顯得重要，省會昆明不僅成為支撐國民政府持續抗戰的大後方，同時也成了淪陷區各色人等的避難場所。大批機關和社會人員湧進，導致昆明物價飛騰竄升，無論是當地人還是外來人，都感到了前所未有的生活壓力。
西南聯大常委梅貽琦在幾次登門看望梁思成這位清華老學生時，曾談及不久的將來，邀請梁氏夫婦充當聯大校舍設計師，梁林夫婦為能接受這一任務深感榮幸。在雲南省政府支持下，這年7月，聯大選定併購置昆明西北城外三分寺的120餘畝土地作為校舍，初步預算暫定為貳拾萬元，以後邊投資邊建設。梁思成、林徽因夫婦受領任務後，根據以黃鈺生等15人組成的聯大建築設計委員會的要求，花了半個月時間，拿出了第一套設計方案，一個中國一流的現代化大學校舍躍然紙上。然而，這一方案很快被否定，其原因是設計委員會當初沒有考慮到理科學生所需要的實驗室等房舍，梁、林夫婦的設計方案被迫修改。幾經反复，拖延數月。隨著內地戰事不斷擴大和無限期地延長，國民政府教育部擬定了一個《平津滬戰區專科以上學校整理方案》，此方案規定新組建的西南聯大經費撥款按“北京、清華兩校預算及南開原有補助四成移撥。”即便如此，經費也難以如數到位，教職員工的薪水都無法按時發出，要建高樓大廈就無疑成為癡人說夢了。
梁、林夫婦遵照新的設計方案，將原計劃中的三層磚木結構樓房改成二層，未久矮樓又變成了平房，磚牆變成了土牆。幾乎每改一稿，林徽因都要落一次淚。當交出最後一稿時，建設委員會委員長黃鈺生很無奈地告訴他們：“經校委會研究，除了圖書館和食堂使用磚木結構和瓦屋頂外，部分教室和校長辦公室可以使用鐵皮屋頂，其他建築一律覆蓋茅草。”梁思成聽罷，感到忍無可忍，徑直來到梅貽琦的辦公室，把設計圖紙狠狠地拍在桌子上，大聲嚷道：“改，改，改！從高樓到矮樓，又到茅草房，還要怎麼改？！”
梅貽琦望著這位平日總是心平氣和的老學生一反常態地惱怒起來，知道是衝著政府削減經費過猛過狠又拖欠的做法而來，嘆了口氣，起身像對待耍脾氣的小孩子般和顏悅色地說道：“思成啊，大家都在共赴國難，以你的大度，請再最後諒解我們一次。等抗戰勝利回到北平，我一定請你為清華園建幾棟世界一流的建築物，算是對今天的補嘗，行嗎？”梁思成望著梅貽琦溫和中透出的堅毅的目光，想起時局的艱難，淚珠從眼角悄然滑落下來。