1910年8月，趙元任東渡太平洋，來到美國康奈爾大學，主修數學。
即使在國外，這個天才也依然是人群中最閃耀的那一個。在期末考中，趙元任拿了三個一百分、一個九十九分，創下康奈爾建校以來最優秀的成績。
可他並不是那種一心隻讀聖賢書的學癡，反而興趣愛好相當廣泛。雖然選的是數學專業，卻一會兒想搞物理學，一會兒想學機電，一會兒又對語言學、哲學、邏輯學、心理學等文科學科感興趣。怎麽辦呢？
趙元任沒有做出抉擇，他全都選了，一口氣修了六七門副科，還都拿到了好成績。
有段時間，他忽然不想上學了，想玩音樂，好在他的數學導師拉住了他，告訴他，他剛剛獲得了數學和哲學研究生獎學金。看在獎學金的分兒上，他放棄了改修音樂的念頭，不然美國音樂圈還有貓王什麽事？
1915年，趙元任考上了哈佛研究生，攻讀哲學和音樂，三年後就拿了個博士，被母校康奈爾大學聘為物理學講師。
一般來說，一個人一旦學的科目雜了，就很容易博而不精，可趙元任卻是郭靖、楊過那樣的人才，博采眾長，鑽研至深，自成大師。胡適就曾說：“每與人評論留美人物，輒常推常州趙君元任為第一。”
就拿他權當課餘愛好學的音樂來說，人家都是學個吉他架子鼓，在校園裏搞個樂隊玩，他卻創作了中國第一首獨立作詞作曲的學堂樂歌，還為廈門大學、東北大學、雲南大學等多所高校製作校歌，寫出了幾百首膾炙人口的作品，被稱為20世紀最優秀的中國作曲家。
有意思的是，作為一個數學生，我們人人頭痛的微積分、線性代數，居然還被他玩出了花兒，拿來寫樂譜！除了用數學寫音樂，他還會用圓規畫哲學思想的半徑、用數學公式測吉他的音準、用各國語言解釋相對論……