当年蒋介石由陈布雷陪同访问浙大。寒暄之后，竺可桢简明扼要地报告了情况。蒋介石对竺可桢的励精图治深感满意。竺可桢乘机提出调拨经费扩建校舍，并请蒋介石参观学校。蒋介石亲见校内处处屋宇破落，满目苍凉，答应把附近军械库的地址拨给浙大建造校舍。浙大师生人心大快，浙大建校的百年大计终于得到解决。
浙江大学逐步走向正轨，竺可桢的预期目的基本实现了，觉得自己应该离开浙大，专心研究所的工作了。因为当时日寇侵华甚急，浙大和研究所两副重担由竺可桢一肩担，极其辛劳，竺可桢想放下一头。他回南京到教育部报告了浙大接收军械库地盘的经过，顺便向王世杰提出要离开浙大，并推荐人选继任浙大校长职务。王世杰劝他切莫性急，等考虑考虑再说辞职一事。
竺可桢四处奔走，却发现大家都将浙大的希望寄托在自己身上，知道欲离浙大不是轻而易举的事，只好表示先解决经费问题，日后再说辞职之事。
经过竺可桢的多方努力，经费问题渐渐有了眉目。3月底竺可桢跟蒋介石面谈，蒋介石主动答应为浙大解决地址和经费问题。
1937年浙大毕业典礼，竺可桢致词以“有志、有识、有恒”六字为训，勉励同学们为人处世应“只知是非，不计利害。”这正是这位老学者对自己走过的人生旅程的总结。
颠沛西迁
卢沟桥事变激起了全国人民的抗日怒潮，抗日战争全面展开。当时浙大和全国许多大学一样，抗日情绪高涨，开展了许多抗日活动。对这些活动，竺可桢和夫人张侠魂都积极参加或给予鼓励，学生自治会发起给前方将士捐献棉背心的活动，竺可桢就命拨出两间房子作缝制场所，带头捐钱供制作费用，并常和夫人到缝制场鼓励学生的爱国热情。后来学生会又发起捐献活动，竺可桢夫妇首先捐献了他们的结婚戒指。
“八·一三”事变后，日本飞机频繁轰炸南京—上海—杭州铁路沿线。
这不仅给这一带造成人员伤亡和财产损失，也引起人们的恐惧不安，扰乱了工作和生活秩序。竺可桢经过深思熟虑，决定将浙大迁到僻静安全的地带。
竺可桢将一年级迁往天目山里的禅源寺，把附设高工和高农搬至萧山县的湘湖，11月中旬又把二、三、四年级迁到建德。
浙大迁往建德后，战局形势急剧变化，1937年11月5日，日军在浙江、江苏交界处的金山卫登陆。国民党军队迅速全线撤离，9日上海陷落。中央政府迁往重庆、武汉。在经费来源断绝的情况下，竺可桢忍痛遣散附设的高工高农两部分师生。而临敌军步步逼近的境况，竺可桢考虑再次西迁。竺可桢听说江西泰和有办学的条件，他就亲自去察看。12月中旬，竺可桢自泰和返建德，当时南京已陷落，杭州处于危急之中，他立即布置迁校。
竺可桢计划的迁校路线是从建德乘船到兰溪，改乘火车到樟树，然后换船南行到吉安或泰和。但战时客车停运，不得已，竺可桢只好命令改变路线，坐船上溯常山，从那里乘汽车到玉山，再乘火车。为全校师生员工的安危，竺可桢克服了重重困难，日夜操劳，深得众人的爱戴和尊敬。
几经波折，浙大终于在1938年2月迁至泰和。浙大师生经过了共同的患难，更加齐心协力，专心致志于教学。当时教育部派人在全国巡察，结果认为浙大是所有大学中教学秩序和教学质量坚持得最好的一所。
竺可桢还为当地兴办一些公益事业。浙大校址坐落在赣江边，几乎年年遭水灾。竺可桢与有关方面商量后由地方出钱，由浙大负责技术工作，修筑了一条长15里的防洪堤。竺可桢还提议招募难民垦荒种地，兴办了沙村垦殖场。竺可桢看到当地小学师资缺乏，就建议浙大和地方合办一个学校，取名澄江学校。
暑假来临，竺可桢领导学生组织慰劳队去抗战前线慰问，捐款购买医药用品送往前方。6月30日一早，竺可桢随慰劳队出发，侠魂夫人为他整好行装，送到车站，目送他远去。
竺可桢由长沙换火车直奔武汉。教育部在战时迁至武汉，部里要求竺可桢增设浙大师范学院，竺可桢表示尽力而为。谈到迁移，竺可桢说：“假若现在不迁移，则永不能移动。不要临时抱佛脚，请授权浙大自己视情况决定。”
航空委员会朱国华来见竺可桢，说湖口确已失陷。如此看来，浙大西迁势在必行，而且必须立刻着手。竺可桢离开武汉前，陈立夫同意浙大西迁，并说：“希望能迁到贵州。”
竺可桢感到事不宜迟，立刻着手迁校的准备工作，正为校址费脑筋之时，却收到家中来电，要他火速回泰和。竺可桢匆忙赶回家，在黄昏落日里迎他归家的是竺梅、竺安、竺宁三个孩子。竺梅安慰心急如焚的父亲：“爸爸，妈妈的病好点了。”竺可桢心情沉重，发觉身边还缺衡儿，竺梅不敢隐瞒，泪水汪出来：“衡儿没得了！”竺可桢一时心痛如绞。回到家中，只见侠魂躺在床上，形容憔悴，欷歔不能言语了。见她双唇蠕动，竺可桢贴近她，听她说：“我怕这辈子再也不能相见”竺可桢握住她的手，守在她床前，等她安睡了，又向医生询问病情。在侠魂夫人病床前，竺可桢百般劝慰，精心照料。1938年8月3日11时，张侠魂与世长辞。竺可桢一时感到生活失去了重心。他将侠魂喜爱的手表和自来水笔放入棺木中让她带去。9月15日葬张侠魂、竺衡于玉华山之阳，地名松山。17日，竺可桢领了梅儿和彬彬到松山张侠魂和衡儿坟前与之告别。浙大再次西迁上路。
西迁路上，竺可桢夜听秋雨潇潇，辗转难眠，忆起侠魂，潸然泪下，作了两首悼亡诗用以寄情：
生别可哀死更哀，何堪凤去只留台；西风萧瑟湘江渡，昔日双飞今独来。
结发相从二十年，澄江话别意缠绵；岂知一病竟难起，客舍梦回又泣然。
浙大的繁忙公务冲淡了竺可桢的丧妻之痛。11月1日，浙江大学在宜山标营厅举行开学典礼，竺可桢对师生发表了《王阳明先生与大学生的典范》
演讲，他推崇“知行合一”。并提出以“求是”二字为浙大校训。后来竺可桢又请马一浮作《浙江大学校歌》，全文如下：
大不自多，海纳江河。惟学无际，际于天地，形上谓道，形下谓器。礼主分别，乐主和同。知其不二兮，尔听斯聪。
国有成均，在浙之滨，昔言求是，实启尔求真。习坎示教，始见经纶。
无曰已是，无曰逐真。靡革匪因，靡因匪新。何以新之，开物前民。嗟尔髦士，尚有其闻。
念哉典学，思睿观通。有文有质，有农有工，兼总条贯，知至知终。成章乃达，若金之在熔。尚亨于野，无吝于宗。树我邦国，天下来同。
浙大在宜山时期，学生为抗战举行义卖募捐，竺可桢捐出侠魂生前的12件物品。自侠魂辞世后，竺可桢省吃俭用，积攒了1000元，他想把这笔钱捐给浙大，设立侠魂纪念奖学金，以周济二、三、四年级女生中家境贫寒而成绩优良者。此事完成后，竺可桢深感宽慰。
迫于时局，宜山也不能久住。在敌军的轰炸中，浙大损失重大，浙大必须再一次西迁。教育部允许浙大迁往贵州。
竺可桢肩负浙大与气象所两副担子，拖着几个孩子，生活艰苦。朋友都劝他与陈汲赶紧把婚事办了，家里好有个照应，竺可桢觉得此事不能太仓促，他决定去嘉定与陈汲长谈。二人同游峨眉山，在千佛顶，二人定下了终身相许的情缘。
11月24日南宁失陷，宜山震动，浙大被迫西迁。浙大师生员工及眷属在西迁中，流离四散，忍饥挨饿，处境艰难。竺可桢四处奔走，争取经费，为迁校操心劳力，历尽磨难，终于到达贵州。
黔北岁月
浙大迁到黔北，分布在遵义城、湄潭县城及所属永兴场三个地方。校本部和文学院、工学院、师范学院文科各系在遵义，理学院、农学院、师范学院理科各系先在遵义，后住湄潭，一年级设在永兴。
遵义地处娄山关以南，乌江以北支流湘江的河谷盆地，是从贵阳到重庆通道上的重要城市。浙大自1940年迁到黔北，直到1946年才返回杭州，在贵州避战时之乱长达六年半之久。在此期间，浙大的教学秩序比较安定有序。
浙大避开战火，生活安定下来。竺可桢处心积虑地想方设法办好浙大。
在黔北的六年半，浙大在极其艰苦的条件下有了较大发展。在扩大规模的同时，浙大在教学质量和科学研究上也取得了很大进步。
浙大的发展得益于竺可桢的教育思想和工作作风。在教育思想方面，他一再说明：“大学教育的目的，绝不仅仅是造就多少专家如工程师、医生之类”，而主要是培养“公忠坚毅、能担当大任、主持风云、转移国运的领导人才”。而这种“领导人才”必须具备以下四个条件：一、肯牺牲自己，努力为国，以天下为己任的精神；二、清醒的富有理智的头脑和深思远虑、不肯盲从的习惯；三、明辨是非而不徇利害的气概；四、健全的体格。竺可桢反对读死书，鼓励学生们关心国事、关心民众疾苦和公益事业。竺可桢还强调坚持求是精神，把它作为培养学生的重要内容。为了使浙大具备一个强大的教授阵营，竺可桢费尽心血，多方努力延聘了一大批有真才实学的一流教授。在治校管理方面，竺可桢采取民主办学的工作作风。当时身为一校之长的他完全可以大权独揽，但他认为专制不是好办法，因此成立了校务委员会，由教务、总务、训导三长，永兴部主任、各院院长和由选举产生的其他一些教授组成，共定学校方针大计。竺可桢为了浙大可谓呕心沥血。正是这种求是学风和民主精神的发扬，为浙大赢得了“东方剑桥”和“民主堡垒”的美誉。
浙大一切就绪。1940年2月底竺可桢前往重庆，主要目的是为浙大筹措经费，还有许多其他公务活动，并于3月在重庆与陈汲结为秦晋之好，4月底，夫妻双双同返遵义。同年12月14日生一女，取松为名。
1942年1月16日，浙大学生举行倒孔游行。“倒孔”针对当时行政院长孔祥熙在国难当头的抗战时期营私舞弊、大发国难之财而起。而直接的导火索则是孔夫人在香港沦陷前用专机运送宠物，而许多着名进步人士则因缺乏交通工具而不能脱险引起义愤。消息一经传出，舆论哗然，西南大学学生首先掀起倒孔游行。浙大学生情绪激愤，组织游行示威。作为校长，竺可桢怕学生与军警发生流血冲突，百般劝阻不要上街游行。实在不能阻止，竺可桢就加入学生的队伍并走在队伍前面，以保护游行学生的安全。
“倒孔”游行在竺可桢的努力下没有发生冲突，但是一些政客妄图利用这一事件向蒋介石邀功，蒋介石得知浙大举行“倒孔”游行后勃然大怒，说要严办。竺可桢千方百计保护学生逃离当局的迫害。当局不甘罢休，又制造一系列迫害学生的事件，借口搜出反动标语捕去潘家苏和膝维藻两人。竺可桢领导全校师生展开营救潘、滕的活动。查找证据证实叶道明指控学生私藏反动标语完全是栽赃。竺可桢还前往拘留潘、膝的德园探望二人。直到救二人脱险，竺可桢才欣慰自己尽了师长的责任。
1944年，日军由湘北一路南侵攻入广西境内，11月敌军北犯，12月攻陷贵州，史称“黔南事变”。一时人心大乱，竺可桢肩负全校千余人的安危责任，心急如焚。教育部却函电浙大撤销，合并入中央大学。竺可桢据理力争，终于保住浙大。
伟大的决裂
1946年5月竺可桢在遵义送走了第一批回杭的教职员及家属，16日他怀着眷恋之情告别黔北飞回南京。
内战的阴影冲淡了竺可桢对抗战胜利与和平建设满怀希望的喜悦。他目睹民众衣不蔽体，食难温饱，而地主却锦衣美食，心中一阵黯然神伤。
国统区物价飞涨一时间民不聊生。6月11日，竺可桢返杭，正值浙大教职员为要求生活津贴而罢教。次日，学生自治会代表晋见竺可桢。向他报告13日全杭州市学生即将举行反内战游行。竺可桢仅仅对游行口号提出一些更正意见，而拒绝阻止学生游行示威。国民党当局要求竺可桢交出浙大学生赵槐等7人，竺可桢以“尚需调查”为名托词过去，保护了游行学生。
尽管全国各地反内战运动风起云涌，但是蒋介石却仍旧无动于衷。人民渐渐觉醒了，尤其是青年人，看透了国民党反动派的本质。不少爱国青年纷纷与家人“不告而别”，投身到中共领导的人民解放斗争事业中。竺梅与其未婚夫满腔热忱奔赴山东解放区。竺可桢惦念北上的女儿，面对动荡的时局，不由感慨：“故国江山无限好，无如天下不太平啊！”
一日竺可桢翻阅当时美国刊物《气象学报》时，发现自己有多处不解所云，不禁叹息道：“十年校长，已成落伍之气象学家矣！”1946年决意辞去兼了10年之久的气象所所长一职，决心一心一意办好浙大，为祖国培养栋梁之才。
1946年8月，竺可桢出席在巴黎召开的联合国教科文组织成立大会，一并考察英美。会后，竺可桢参观法国中央气象台、约里奥·居里实验室等科研机构，遍览巴黎名胜古迹。在英国伦敦，竺可桢马不停蹄地参观访问学校、研究机构、图书馆、博物馆等。1947年1月，竺可桢乘船横渡大西洋抵达纽约。漫步街头，竺可桢感到战后的美国，景迁人移，面目全非了。他还参观波士顿等地美术馆、博物馆。这次欧美之旅，收获颇丰。
与此同时，国内却是危机四伏。5月20日沪、苏、杭学生6000余人汇集南京举行示威游行，遭到残酷镇压，伤百余人，20余人被捕，这就是着名的“五·二○”惨案。之后，引起了全国抗议浪潮，全国数十万学生高举“反饥饭，反内战，反迫害”旗帜游行示威，罢课抗议。5月24日浙大学生联合杭州学生数千人游行示威。教育部发电催竺可桢火速归国解决学生罢课问题。竺可桢耳闻目睹国民党的腐败和专制，对国民党的认识越来越深刻，越来越明了。
返校后，竺可桢考虑到学生与学校的安全决定提前放假。这样，学生的长期罢课逐渐结束了。当局要求对学生从严处置，竺可桢坚持“以德服人”，反对动用军警武力迫害。
新学期开始不久，当局寻找借口逮捕了浙大学生自治会主席于子三、农学院学生郦佰瑾、毕业生陈建新、黄世民等人。竺可桢获悉马上进行营救，探听被捕原因及下落。正在浙大师生努力与当局抗争之时，却传来“于子三已用玻璃刺破喉管自尽”的说法。竺可桢赶赴现场，一眼识破了当局的阴谋，指责道：“以刀杀人与以梃杀人有以异乎？”并质问玻璃管自何而来，戳穿事实真相。竺可桢目睹学生于子三被害后的惨状，悲愤交加，晕倒过去。在于子三“自杀”身亡检验证书上，竺可桢拒不签字，而在另一张纸上写了：
