因成绩优异，中学毕业后，严东生可以直接保送燕京大学，但条件是毕业后必须为教会服务。严东生并不信教，更不想为教会服务，因此放弃了保送名额。在中学求学期间，严东生已经对化学产生了浓厚的兴趣，而且深受“科学救国”思想的影响，执意要报考清华大学化学系。

清华大学是利用美国庚子赔款建立的国立大学，当时已非常著名。1901年《辛丑条约》规定，中国从海关关税中拿出4亿5千万两白银作为赔偿，并以4％的年息分39年还清，史称“庚子赔款”。其中，美国应得到赔款3200多万两，折合2400多万美元。1908 年，美国政府决定将半数赔款退还给中国，成立“庚款退赔助学基金”作为资助留美学生教育费用。1909 年，清政府在北京设立了“游美学务处”，负责考选学生、遣送出洋、调查稽核等一切事宜，并附设肄业馆一所。1911年4月，肄业馆改称清华学堂，民国建立后，改名清华学校，按照庚款赔款额度在全国招收学生为留美做准备。1925年，学校设立大学部。1928 年，更名为国立清华大学，罗家伦就任首任校长。 1926 年，清华化学系正式成立。当时，化学系共有普通化学、定性分析、定量分析3个实验室，总面积达4200余平方尺，实验室仪器和化学药品齐全，品质优良。这些相对优越的条件，使清华化学系自发展之始便处于一个很高的起点上。

1935年夏，17岁的严东生考入竞争激烈、条件在国内最好的清华大学理学院。在二年级时候清华大学分系，严东生选择了化学系。清华大学化学系对分析化学的实验十分看重。经过清华大学严格的实验训练之后，分析化学成了严东生的强项。