随后，年仅17岁的苏步青远渡重洋前往日本求学，十二年的潜心钻研，使他成为了微分几何学界的青年翘楚之一，有人称他为“东方国度上空升起的灿烂的数学明星”。学界的热情挽留，国外优越的工作和生活条件，没有动摇苏步青的信念，“我是祖国送出来学习的，学成后应该回去报效祖国”。和许多老一辈科学家一样，苏步青怀着一种责任感和使命感，带着满腔的热血和赤诚，在风雨飘摇的年代里，回到了积贫积弱的祖国。

纵使教育和科研条件匮乏，生活平淡艰苦，但苏步青甘之如饴，他拿起教鞭、尺笔，与他称之为良师益友的陈建功先生，共同致力于“把浙江大学数学系办成世界第一流的数学系”。可惜，方兴未艾的事业被战争无情地打断。天色昏昏，国难当头，1937年8月，随着抗日战争局势的恶化，日军的炮火正一步步逼近杭州。为了保存国家研究的珍贵资料，保留全体师生这一宝贵资源，浙江大学在竺可桢校长的带领下，开始了历经坎坷、艰苦卓绝的西迁之行。

山迢水远，风雨交加，苏步青和其他老师校务们一样，跟学生们一起肩挑手提，负载着沉重的书箱和行李，跋山涉水，其中的艰辛难以想象，穷困、饥饿和疾病袭扰着西迁途中的每一个人，而日军飞机的轰炸时时威胁着这群西迁文军的生命。经过两年多，行程2600多公里，苏步青与著名物理学家罗宗洛一家，终于在贵州湄潭朝贺寺的一间破庙里安顿下来。后来，苏步青写下了“平生最是难忘处，扬子湄潭浙水边”，以此纪念他在湄潭的时光。

停下了西迁的脚步，也告别了颠沛流离的逃难日子，可是苏步青的生活依然艰苦。由于战争，物价飞涨，加上家中人口众多，即使省吃俭用，身为浙大教授的苏步青，生活仍是捉襟见肘。他所穿的衣服也是缝了又缝、补了又补，补丁摞补丁。上课时，苏步青衣服的一个个破洞被学生们戏称为几何图形，当他转身在黑板上绘图时，学生们就悄悄议论起他背上的那些“三角形”“梯形”来。

生活上的困难或许能吓退胆怯懦弱之人，而对于有意志、有毅力、充满信念的人，困难只是一种磨难，也是一层历练。那些几何图形不仅缝补了苏步青衣服上的破洞，表达了他对物质条件的淡泊态度，更坚定了他教书育人的信念，夯实了他科研兴国的决心。

在浙大西迁最艰苦的岁月里，苏步青一刻也没有放松过，无论是对自己，还是对学生，无论是教学，还是科研。一日途中，日军空袭的警报突然响起，跟着飞机声隆隆轰鸣，苏步青和他的四名学生匆忙躲进了旁边一个狭小的山洞里。喘息方定，苏步青略加发挥，却是认真地说：“以后这里就是我们的数学研究室。山洞虽小，但数学的天地是广阔的。大家要按照确定的研究方向读书、报告、讨论。”后来的数学所，如今的数学与科学学院自此诞生，那四名学生今后也成为了数学界的精英人才。

为了给浙大的学生们写一本优秀教材，并包含自己最新的几何研究成果，在不知多少个深夜里，苏步青就着一盏昏暗的桐油灯，埋首整理撰写文稿。正是这十年磨一剑的坚持，在湄潭破庙的香案上，他完成了那本让业内惊叹的《射影曲线概论》。“苏先生和他的学生在极其艰难的条件下，长期坚持微分几何的研究和教学，取得了举世瞩目的成就，形成了国际上公认的中国微分几何学派。”苏步青的学生、复旦大学数学与科学学院教授、中科院院士李大潜这样描述道。

抗日战争胜利后，浙江大学迁回杭州，但是校外的政治风雨却在一步步侵蚀学院的净土。苏步青不喜欢介入这些事件，但是为了保护优秀学生这些科学救国兴国的火种，他没有犹豫，答应了竺可桢校长和进步学生的请求，担任当时浙江大学的训导长。训导长本是国民党专门设立、用以镇压学生运动的工具，但是苏步青不记个人得失，甚至不顾个人安危，在此头衔之下，掩护保护进步学生，直至解放。据当时浙大学生会负责人、中共地下党员谷超豪回忆，当时地下党认为，让苏先生这样爱护学生、政治上无偏见、有正义感的人士来担任训导长, 对共产党和进步学生来说都是有利的。