1938年夏，中英庚子赔款基金会留学委员会举行了第七届留学生招生考试，名额只有20人。而考试结果郭永怀与钱伟长、林家翘一起以5门课超过350分的相同分数同时被录取，留学名额因此增加到22人。

　 1940年8月，郭永怀和他的同学们来到加拿大的多伦多大学，成为该校第一批来自中国攻读研究生学位的留学生。从此，郭永怀开始了他长达16年的海外求学生涯。

　 新中国诞生前夕，郭永怀在美国康乃尔大学参加了中国留学生的进步组织———留美中国科学工作者协会。每逢协会集会，大家谈论最多的是中国的前途和命运。他们多么想把自己所学到的科学知识贡献给自己的祖国。他们在焦灼中等待着。

　 时机终于来了！

　 1955年8月，朝鲜停战协定签订后，日内瓦中美大使级会谈开始。经过中国政府的努力，不久，美国政府就把禁止中国学者出境的禁令取消。

　 在此之前，周培源、钱伟长等人已在1947年绕道欧洲回国。

　 1956年国庆节的前一天，郭永怀动身返家了！在此之前，郭永怀烧掉了十多年来积累的一大批科研资料和讲义文稿。

　 郭永怀一家和另外几位归国的科学家终于踏上了“克里夫兰总统号”。一惯守时的这艘客轮却突然被通知延时起航。

　 郭永怀的夫人李佩后来回忆说：“船上有几个着深蓝色制服的彪形大汉专门检查中国人的行囊，后来才知道，他们原来是美国移民局和联邦调查局的。我这才知道老郭为什么要烧毁他的文稿。”

　 历经波折，郭永怀回国了！他和他的家人受到了党和政府的热烈欢迎。