在清华的7年，高士其度过了丰富多彩的少年时代，这里的教育与生活奠定了他今后所走的人生道路。晚年的高士其曾多次饱含深情地回忆这段难忘的清华时光。
高士其由自学英语，到很快成为英语优等生，虽然付出了比别人更多的辛苦，但也因此拥有了许多美好的回忆。为锻炼英语写作能力，高士其就从自己的经历写起，将自己17年的生活历程，津津有味地用英文写成《MY LIFE》（我的生平），包括四个部分：一、我的家庭；二、我的童年时代的生活；三、我的清华肄业；四、我的未来：抱着实现实业救国的理想，想当一名化学工程师。这篇作文，很得英文老师美国人Miss Bill的赞赏。在英文老师的指导下，班上英文较好的11位同学，组织了一个英文会社，叫做“向前向上11人”，高士其是其中的积极分子。这个小组成员之间，不仅交流学习与写作经验，学习英语会话，还经常组织英语讲演会和英语剧晚会。有一年春节期间，高士其参加了英文剧《金银岛》的演出，获得很大成功，当时有诗为证：
向前向上十一人，
一起迈步走向光明；
向前向上十一人，
为祖国培养新人。
为使自己的英语学得更地道实用，同时也是运用已有的英语水平来认识世界，高士其通过给外国朋友写信的方式来练习并提高自己的英文写作能力。他曾加入万国童子军通讯社，和52个国家的小朋友通信，相互交流生活、学习与文体活动情况，相互交换邮票和礼品。
除英语外，在清华，数学、物理、化学、天文、地理、生物，以及历史、政治、经济等，都是必修课。高士其最喜欢的两门课是生物与化学，而供学生做生物和化学实验的清华科学馆，便成为高士其经常光顾的地方。有一次，在科学馆生物学教室里做培养细菌的实验，先要准备好培养基，调整好氢离子浓度，把它暴露在空气中一天一夜。第二天早晨，高士其拿来一看，发现培养基上出现了大小不同的菌团，像圆点似的。高士其把这些菌团小心地放到显微镜下，认真观察，终于看到了细菌的原形：有的是球形，有的是足样形，有的是弯曲形。这个实验引起了高士其的极大兴趣。生物实验老师T·Nen先生见状，意味深长地对高士其说：“细菌学是一门冷学科，在中国，现在学这门学科的人寥若晨星，你到美国后，可以留意一下这方面的情况。”在科学馆的另一角，就是无机化学实验室。高三那年，高士其在那儿做定性分析实验，每次都能迅速准确地成功，与预定的结果相符，受到老师的高度评价，也因此高士其对自己定性分析的能力很有把握，从而决定在清华毕业后到美国威斯康辛大学去攻读化学。
少年时代的高士其，不仅学习用功，而且关心国家大事。“五四”运动爆发那天，高士其与同学一起写标语、印传单、上街游行、做抗日演讲，还到商店去检查日货。在清华学生的游行队伍中，高士其任小队长，带头高喊口号：“打倒列强！”“抵制日货！”“打倒军阀！”“取消21条！”这一时期，高士其还参加青年会、万国童子军通讯社，以及参加世界基督教学生会议，开展多种形式的爱国活动。尤其是作为清华童子军的成员，高士其随时准备为国建功。他和同学们一起，在俱乐部写标语传单，在操场上练习旗语、结绳和换药、包扎，学习人工呼吸等救护伤员的知识，晚上在营帐旁站岗放哨。经过“五四”运动的洗礼，不仅民主与科学的思想在他心中深深扎根，而且还有一个意外的收获，就是学会了野外的帐篷生活，加上他受了《徐霞客游记》、《鲁宾孙漂流记》和《金银岛》等文学读物的影响，爱上了旅游。
旅游让高士其开阔了眼界，了解了社会，同时有更多的机会参加社会活动。在清华的七年，高士其走遍了北京——西山八大处、南口十三陵、居庸关万里长城等。还两次到北戴河海滨参加秋令会，三次到青岛。他到过济南，游览大明湖，观赏黑虎泉；到过泰山，一口气从山下跑上南天门，于拂晓上观日峰看日出奇景；又两次到曲阜，拜谒孔林、孔庙和至圣先师陵。高士其几乎每年都利用假期等时间，安排一些大的旅游与实践相结合的社会活动。如：1921年春假，到沈阳参加华北运动会。1922年春假，去济南、泰山、青岛等地旅游。1923年春假，自愿参加山东省华洋义赈工作和修路工作，并当英语翻译，直接看到了农民生活的痛苦和农村社会的真面貌；暑假，又申请到山东胶济铁路四方工厂实习三个月。回校后，用英文写了两篇论文：《胶济铁路四方工厂调查记》和《中国铁路的现在和将来》，前者获“周年纪念奖”，后者获“林钧纪念奖”。秋季，又参加学校组织的秋令营。1924年夏，高士其和同学潘光迥、罗家伦、尚仲衣，以及北京青年会的费起鹤、吴耀宗、胡学诚等人，从北京到上海，再搭乘美国邮轮“杰尔逊”号往香港，并乘江轮到广州岭南大学。第二天渡过珠江，在大元帅府聆听孙中山先生的爱国救国演说。1925年暑假，高士其又组织了一次有意义的旅行。他和同学们从清华园出发，徒步到朝阳门，乘驴车经通县，进入山中，到长城的另一个关口——古北口，直达承德避暑山庄——满清皇帝的避暑胜地，在那儿游览半天后，登上民船，沿滦河顺流而下，饱览两岸美丽风光，到天津时，已是万家灯火的夜晚。在欣赏美丽迷人的天津夜景后，乘津浦路火车返回清华园。在8月离开中国到美国留学前，高士其又特意到“上有天堂，下有苏杭”的苏州、杭州去旅游。徘徊西子湖畔，流连江南水乡和园林景致，高士其生出无限留恋之情。不断地旅游，让高士其接触到社会的各个方面、各种人物，尤其是旧中国农村支离破碎的景象，让他有很多感触，学到了课堂上与书本里学不到的东西。这对年轻的高士其的世界观与人生观的形成，无疑产生了重要影响，为他今后走上爱国与革命的道路，奠定了深厚的情感基础。