1922年5月，吳貽芳接到美國密執安大學的來信，信中告訴她，經過該校校長的大力推薦，決定接受她去該校學習。當年8月，吳貽芳就來到密執安大學，進入該校研究生院生物系學習。

吳貽芳從小上的是教會學校，自立意識較強，她很快就熟悉并適應了密執安大學的一切。她的英文基礎非常好，學的又是自己喜歡的專業，所以成績自然是出類拔萃的。但她并不滿足這些，她深知這樣的學習機會來之不易，所以十分珍惜。為了采集標本，她將積攢下的錢買了一輛破舊的福特牌汽車，經常駕駛這輛老舊的汽車外出收集標本，進行考察，成了校園內一道獨特的風景。

吳貽芳的勤奮和熱情很快贏得了中國留學生們的好感。1924年，她被推薦為北美中國基督教學生會會長，1925年又當選為留美中國學生會副會長。從這里也可以看出吳貽芳的社會活動能力不一般。

1925年，國內發生了五卅慘案，當時美國的各大報紙都刊登了這些消息。吳貽芳在緊張的學習中仍然注視著事態的發展，她多么希望祖國能夠強大起來，不再受人欺侮。1926年的某一天，一個外國的總理應邀來校演講，聽講的師生有4000多人。在演講中，這位總理十分傲慢地聲稱：“中國不能算為一個近代國家，鄰近的亞洲國家應當就近移民到中國去。”這是典型的赤裸裸的侵略理論，這里所謂的“移民”，就是殖民的另一種說法。

同時，這位總理在言辭中對中國人還頗多譏諷，在場的中國留學生聞之嘩然，群情激奮。吳貽芳更是氣憤，認為這是對中國人的極大污蔑。

這天晚上，吳貽芳連晚飯也沒有吃，奮筆疾書，寫了一篇批駁文章，刊登在學生自己編輯出版的《密執安大學日報》上。中國同學讀了覺得十分解氣，認為寫得好，美國同學和其他國家的留學生見了她也表示贊許。但是吳貽芳深知，只有祖國真正強大起來，國際上這種輕視中國人的現象才會徹底消除，從此下定了教育救國的決心。回國后，她于1928年受聘于母校金陵女子大學，先后主持校務23年。