1946年初，他开始筹备清华大学营建系，十月他远赴美国考察战后美国现代建筑教育,同时应美国耶鲁大学邀请，以客座教授身份讲授《中国艺术史》，包括建筑与雕塑两部分。1947年 2月，中国政府派梁思成担任联合国大厦设计建筑师顾问团中国代表，他和世界上十多位建筑巨子共同工作，一起讨论，他带去了中国建筑设计的智慧。四月，美国普林斯顿大学邀请他担任“远东文化与社会”国际研讨会的主席。他作了“唐宋雕塑”、“建筑发现”两个学术演讲，在这次学术报告中将四川大足的石刻介绍给国际学术界，并接受了美国普林斯顿大学荣誉文学博士学位。
梁思成先生十多年对中国古建筑的田野考察和研究在此时得到了国际同行的尊重和赞誉，他让世界第一次见识和领略到中国建筑的美和传统、历史及智慧。
从1946—1947年他在美国工作时留下的照片，无论在耶鲁讲学，还是在联合国与建筑巨子们一起谈论，他看上去精神很好，优雅而高贵。孰不知，他和徽因及孩子们刚刚走出李庄，走出一段难以想象、贫病交加的岁月。他的生命宛若原野上的劲草，狂风暴雨来了，弯下了腰，可是疾风暴雨过后，他又直挺起身来迎接太阳和朝露。他有点跛足，脊柱也受损，需要穿铁马甲才能直起腰身，可从他的神情和仪表上，竟然看不到半点病痛。这一点，他和林徽因是一样的。
在美国，他接触到包豪斯，现代主义的建筑美学。他住在斯坦因家里，斯坦因是美国二十世纪初区域规划的创始人，也是在汽车时代推出田园城市概念的设计领袖，在斯坦因的推荐下，梁思成参观了很多社区住宅项目和城市的规划。
归国后，他在清华大学开设了抽象图案等课程，将现代主义建筑设计引入教学，同时他也秉承中国古典建筑传统，他认为中国古建筑和现代主义是相通的——建筑的结构与境界。这正应了吴冠中先生的那句话：“东西方优秀的艺术是哑巴夫妻，虽然言语不通，但爱情是甜蜜的。”
无论中国的古典建筑艺术，还是西方的现代主义，梁先生追随的都是一种艺术上的至美和智慧。在写作《中国建筑史》前，他已经熟知了西方的建筑史，可以随手很漂亮地画出西方建筑的样式。
从美国学成归国前，他和林徽因按照梁启超先生提供的线路图将欧洲的建筑考察了一遍。归国后，他们夫妇俩在战火纷飞的年月，交通极其不便的条件下考察了中国两百多个县，两千多座古建筑。每到一处，他们都无法掩饰心中的狂喜。古建筑考察记录下他们一生最快乐的时光。他们爱这个古老的国家。
中国古建筑沉积了这个饱受苦难民族千年的美学，以及我们这个民族追求的生态，那里有生存的智慧在。思成和徽因拂去上面的尘埃，又让它们出现在众人面前。
1947年7月，梁思成结束了美国的考察，准备回国。好友费正清挽留他，加之徽因那时因为战乱、物质极度贫乏导致身体极差，在美国生活无疑会改变他们的艰难处境，可梁思成拒绝了。临别，他给费慰梅的信写道：“亲爱的慰梅，数次在富兰克林拜访的经历如此美好，真希望徽因也在这里，我害怕说再见，未来难再团聚的感觉总是隐隐袭上心头，如果还有机会来美国，我一定要带徽因同行，但我怀疑她今生是否还能有体力远行，所以我们只能期待你们来看我们。可这和我们团聚美国太不一样了。这是徽因数年的一个梦想。每当想到这里我就非常难过，我觉得是我……，是我的忽视，我的不够尽心尽力造成了徽因现在的状况，我永远无法原谅我自己……”梁思成后来回忆这段往事，他说从来没有后悔过回国。这也是林徽因当初的选择。
梁思成启程到美国，清华营建系所有的事务都交给了躺在病床上的林徽因。林徽因将营建系从无到有一点点办起来，从找教室、图板、画图凳到课程的开设，事无巨细，她一律参与，她是事业的筹划者和指挥者。她用营造学社有限的剩余“经费”，组织了一次对恭王府的测绘。在系庆的时候，她将测绘的成果和学生的设计作业和水彩画办了次有声有色的展览，引起校方的很大关注。
一年后，梁思成回到中国，看到营建系从空空的两间屋子成为现在的样子，十分高兴。应该说，梁思成和林徽因简直是珠联璧合。没有徽因，也许就没有梁思成在建筑上这么高的成就；没有梁思成，林徽因在建筑这条路上不会走得这样深远。
