1928年，赵萝蕤直接升入燕大中文系，受业于郭绍虞、马鉴、周作人、顾随、谢冰心等名教授。翌年，美国老师包贵思女士劝她改学外国文学，理由是既然酷爱文学，就应扩大眼界，不应只学中文。中国文学可以自修，外国文学学好了，能使中文更上层楼。她遂征得父亲同意，转系攻读英国文学。这一改变决定了她一生的事业与西方文学的建树。
在英文系就读期间，赵萝蕤在燕大朗润园的草坪上用英语演出过莎翁的名剧《皆大欢喜》，她扮演那位女扮男装的罗莎林，赢得了学生和教授们的交口称赞。当时桑美德教授开设小说课，指定学生阅读的英文原著，她几乎全部读过，因为这些书在父亲的藏书中都有，她早已选读过狄更斯、萨克雷、哈代等名家作品，这令桑教授惊讶不已。
从燕大毕业时，赵萝蕤真是太年轻了，这么早就面临了职业选择，她在追忆当年的情境时说：“作为女性，我能够选择的生活道路够狭窄的。我大学毕业时才20岁。父亲说怎么办呢，还是上学吧。清华大学就在隔壁，去试试考一考。那里有个外国文学研究所。”当时清华的外国文学研究所除了英语外，还要考两门外语。结果，赵萝蕤法语及格了，德语却吃了一个零分。不过，她的英语确实过硬，考了一百分。吴宓老师说：“行。德语等入学后再补吧。”就这样，赵萝蕤被录取了，并且还得了一年360元的奖学金。她在清华学习了3年，听了吴宓的“中西诗的比较”，叶公超的“文艺理论”，温德的许多法国文学课：司汤达、波德赖尔、梵乐希等，还跟吴可读读了英意对照的但丁的《神曲》。
她在燕大读书时，就常为闻一多创办的那个“短命”的《学文》杂志翻译外国文艺理论文章，进入清华第3年，应戴望舒之约开始翻译艾略特的长诗《荒原》。这是一首以晦涩难懂、征引渊博著称的现代派长诗，艾略特为写该诗引用了33个不同作家的作品以及多种歌曲，引入36种（包括梵文）外国语，还特别强调了有关圣杯的传说和英国人类学家弗雷泽的《金枝》和太洛纸牌、渔王、耶稣等传说。译文先在杂志《新诗》上发表，1937年由上海新诗出版社出版，她的老师叶公超作序。20世纪80年代初，在上海译文出版社编辑的《外国文艺》的某期上，我读到了赵萝蕤重新修订的《荒原》，那晦涩的意蕴、丰厚的旨趣，被赵萝蕤表达得恰如其分，不由不令你钦服叫绝。虽然后来《荒原》又有了裘小龙的译本，但赵萝蕤的《荒原》译本仍然是无可替代的。
《荒原》中译本的发表，使赵萝蕤一举成名。但是当年的读书界并没有多少人知道，需要具备深厚的中西文化修养和中西文学功力的这位翻译者，竟是一位才20出头的妙龄闺秀。当时邢光祖先生评论说：“艾略特这首长诗是近代诗的‘荒原’上的灵芝，而赵女士的这册译本则是我国翻译界的'荒原'上的奇葩。”作为《荒原》的第一位中译者，赵萝蕤在1940年受重庆《时事新报》“学灯”版主编宗白华先生之约，写了一篇题为《艾略特与〈荒原〉》的文章，全面评析了《荒原》这首无一字无来历的艰涩长诗的艺术特色。这篇文章是国内评论艾略特的先驱，开了把西方现代派文学译介到我国的先河，对我国不少新诗人（如“九叶诗派”）产生了很大的影响。当时正值抗战的艰苦时期，赵萝蕤在文中指出：艾略特在《荒原》里写的“一片人类物质的精神的大荒原”，“其中的男女正在烈火中受种种不堪的磨练”也正是我们时代的写照；全诗最末一节诗人的热切盼望：“也许我们再能变为燕子，无边的平安再来照顾我们”也正是作为译者的赵萝蕤的在译这首艰难而冗长的长诗时的期盼。人类的喜怒与哀乐，失望与盼望，悲观与信仰，正在这个不平凡的大时代里升沉演化，我们民族的灵魂里至痛至深的创伤与不变不屈的信心，不就是作者在《荒原》中所要表现出的时代精神么？ 赵萝蕤从清华外国文学研究所毕业是1935年，转入西语系任助教，1936年与陈梦家结婚。“七七事变”后，夫妇俩辗转跋涉到昆明，陈梦家任教于西南联大。联大虽由清华、北大、南开组成，但仍循清华旧规：夫妻不能在同一学府任教。这样，赵萝蕤便作出牺牲，在家操持家务，但仍勤读不辍。1939年至1944年，她在云南大学和云大附中任教，同时翻译出版了意大利作家西洛内的反法西斯小说《死了的山村》。
1944年美国哈佛大学的费正清先生给陈梦家联系了到芝加哥大学东方学院教授古文字学的工作。赵萝蕤因此有了在美国第一流的芝大英语系学习的机会。20世纪40年代的芝大英语系正是它的全盛时代，聚集了不少世界知名的一流学者。文艺理论与18世纪英国文学的专家是克莱恩教授；莎士比亚与玄学派诗人的专家是乔治．威廉森教授；19世纪小说文本精读的专家是法国著名学者卡萨缅的高足布郎教授；狄更斯与英国文学专家是沙伯尔教授；古英语、中世纪英语与乔叟专家是赫伯特教授；美国文学专家是维尔特教授，他同时任系主任和文学院院长。赵萝蕤得以在他们的门下学习和研究，真是非常幸运。维尔特教授问她有多少时间学习，打算学三年还是四年？这使她想起了10岁时与祖父的一段对话。
祖父说：你将来想得一个什么学位？
赵萝蕤说：我只想当一个什么学位也没有的第一流学者。
此刻在维尔特教授面前她犹豫了。陈梦家则竭力说服她：一定要取得博士学位。于是，她选择了4年。此后的4年，赵萝蕤把它称之为“我一生中很重要的4年”，先后与周钰良、巫宁坤、查良铮（穆旦）等同学。
赵萝蕤在芝大的第4年决定专修美国文学，是出于对美国小说家亨利·詹姆斯的兴趣，她几乎钻研了作家的全部作品。1948年，她以研究詹姆斯为题的论文《〈鸽翼〉源流考》获得芝大哲学博士学位，成为国际上最早研究这位作家的学者之一。在研究的同时，她广泛收集有关詹姆斯的一切资料，维尔特教授说，赵萝蕤已算得上美国的第3名詹姆斯图书收藏家了。当时詹姆斯还远没有今日的盛誉，从这里可以看出赵萝蕤高超的艺术修养和睿智的文学眼光。那几年的留学生活，是赵萝蕤人生中的极乐时光，她涵泳在美国社会所能提供的一切高雅的文化艺术的海洋中，如鱼得水。
1947年陈梦家先行回国，任教清华。翌年冬赵萝蕤也回到了当时的围城--北平，三周后，北平易帜，她与丈夫团聚。随后，她任燕大西语系教授，后又兼系主任。1952年，全盘苏俄化，随之院系调整，燕大寿终，她乃调入北大西语系任教授。
1957年陈梦家被打成右派，文革初又因不堪忍受凌辱而自缢身亡。赵萝蕤遭此沉重打击，一度精神分裂，住进了安定医院。她的学生梅绍武、屠珍夫妇去探望时感到“其情甚为凄惨，令人潸然泪下”。翦除四凶之后，她继续执教，并任博士生导师。她读了近十余年来美国新出版的有关惠特曼的著作，又借赴美探亲的机会到国会图书馆查阅惠特曼的手稿，终以惊人的毅力花费12年工夫完成了带有大量注释的《草叶集》全译本，1991年由上海译文出版社出版。这一成就震惊了学术界。《纽约时报》评论说：“一位中国学者竟能如此执着而雄心勃勃地移译我们这位主张人人平等的伟大民族诗人的作品，真使我们惊讶不已。”芝加哥大学为此在建校百年时向她颁发了“专业成就奖”。