丁肇中以优异的成绩学完了初中的课程，打下了牢固的理科基础。高中毕业时，他的数理化三门功课均为满分。他不满足于被保送入大学，他要考“状元”，升入名牌大学。但理想与现实是有差距的，他初次经受了挫折和考验。
1．“大头丁”
丁肇中一家人到台湾后，住在台中市。后来全家搬到台北市，开始住在重庆南路的台湾省公路局宿舍中，以后搬到泰顺街寓所，就一直住在这里。
丁肇中于1949年夏季小学毕业，考进了成功中学。
1950年，丁肇中的父亲在台湾大学工学院的土木工程系任教。丁肇中转入建国中学，一直到高中毕业。
1949年9月的一天，丁肇中穿戴得整整齐齐，背着书包，兴致勃勃地跨进了中学的大门，开始了他新的学业。跨进大门时，他第一眼就被悬挂在校内的一条横幅吸引住了，这条横幅上写着这样一句话：
古之成大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。
这句话抄录自宋代文学家苏东坡《晁错论》，翻译成现代文就是：古时候完成大事业的人，不仅有杰出的才能，而且有坚忍不拔的意志。这是校长贺翊新为了勉励他的学生们而抄录的。
丁肇中站在这条横幅下，久久地凝视着这句话，仔细地咀嚼着这句话的含义，把它牢牢地记在了心里。从此以后，校长这句勉励的话成了他奋发学习的动力。
丁肇中进入中学时已经长成大人的个头。他继承了山东人高大的体魄，个子比一般同学高出许多，尤其是他那圆圆的硕大的头颅，更吸引了大家的注意，调皮的学生背地里给他起了个绰号，叫他“丁大头”，有的则叫他“大头丁”。时间久了，有的同学当面这样叫他，他不但不生气，还腼腆地笑笑，红了脸，自己感到不好意思呢。
丁肇中在中学阶段，学习一直非常用功。他的学习方法，是读书时读书，游戏时游戏。安静的时候，总是在静静地思考问题；活动的时候总是尽情尽意，全身心地投入。他读书非常专心，遇到疑难问题，便遍寻书本，务必找出答案才肯罢休。
晚上，他总是和两三个要好的同学结伴去师大图书馆读书，刮风下雨也从不间断，一直到图书馆闭馆了才回家。回到家里总要再看一会儿书，父母再三催促他，他才放下书本去睡觉。
在运动方面，他最喜欢游泳，其次是打羽毛球和骑自行车。他游泳的伙伴是同班的同学商武，二人常常结伴到碧潭，一个划船，一个人跟随在船后慢慢游，真是惬意极了。
2．“最浪费不起的是时间”
凡是有成就的人无不爱惜时间。丁肇中从中学时代就显现出来一个科学家良好的素质，对于时间从不舍得有一点点浪费。他有一句名言：“最浪费不起的是时间。”
丁肇中在中学阶段很少看电影，他认为看电影不仅浪费金钱，而且浪费时间。尤其是时间，更是浪费不起。他知道，要想取得成就，学问的根基就要打得深厚。因此他在中学这段打根基的时期，尽量利用时间，狠下苦功。不过他也不是死读书。他的数学老师谭嘉培先生就说他：“很有冲劲。我见过很多成绩比他好的学生，但是这些学生有的因为书读得太死，难以再往前发展，而其他则又缺乏后劲，不再发展了。”
丁肇中的血液中，颇有他外祖父的遗风。他外祖父王以成，认定推翻清朝，建立共和国，是作为一个时代儿女应负的责任。因此，他不避危险，不畏艰难，全力以赴，直至舍身取义。丁肇中对于学问的追求，像外祖父的性格一样，在真理面前，永不低头。有时为了数学、物理上的问题，和同学们辩论得面红耳赤，不把问题弄个水落石出决不罢休。甚至经常为某个问题弄得老师也下不了台。
他的父亲学的是自然科学，讲求头脑清晰，推理明确。他母亲学的是教育，讲求方法和效率。他爱好数理，好学深思，运算井井有条，在这方面深受他父母的影响。
在课堂上，老师提问，他经常是第一个举手回答的学生，总是回答得有条有理。做作业时，从不草率应付，总是把问题弄清楚以后再做作业，因此作业也能很快完成。
丁肇中的母亲，在抗日的时候，在建设台湾的时候，热血沸腾，奔波献策。她那爱国爱人民的情感，透过行动，深深印在丁肇中的心灵上。丁肇中一生中受他母亲的影响很大。丁肇中成名以后，有一次他父亲在接受记者采访时说：丁肇中“如果有一点特殊的话，可能就是比较调皮吧，他也是很容易让老师头痛的问题学生。不过，书倒是念得不错，有很旺盛的精力，这点很像他母亲。隽英一向主张不管学哪一行，一定要成为那一行里面的佼佼者”。
3．优秀生
小学、中学阶段是人生中获取知识的重要阶段，是打基础的阶段。古人说：“九层之台，起于垒土。”可见，打好扎实的基础是多么重要。丁肇中的小学、中学阶段是在中国的大陆和台湾度过的。从初中到高中，每年成绩的平均数，都在85分以上。初中毕业时，物理92分，化学91分，生物78分，政治84分，历史89分，国文84分，英文89分。1955年高中毕业时，他的成绩单上是这样记载的：数学100分，物理97分，化学100分，生物89分，语文84分，英语90分，只有体育成绩不太好。
丁肇中平时学习非常认真，从不马虎。他的好朋友商武说：丁肇中从来不会为了分数读书，但也不忽视成绩。他读书很专心，而且很有恒心和毅力。
他的同班同学王竞泽说，在他的印象中，丁肇中的名字简直就和数理分不开，因为他在班上数理成绩不但顶呱呱，而且平日所钻研的也都是以数理为主。他对每个题都喜欢追根究底，有时候别人从表面上看起来很普通的问题，他都要花费好半天的劲，来求得解答。
丁肇中的少年时代是在抗日战争的兵荒马乱中度过的，学习时断时续。他学习起步较晚，但他依靠顽强的毅力，学完了小学的课程。进入中学以后，环境稳定了，他更是珍惜时间，取得了优异的成绩。
丁肇中后来回忆在中国受到的教育时说：“中国的中小学教育很好，我的中学教育非常好，基础扎得十分稳。与美国比较起来，中国较为保守，较重视填鸭式的灌注，但我认为在某一年龄前这种教育方式并没有什么不妥，甚至很重要。一个人在扎根基础时是要痛下苦工夫的。若自幼便忍而不学，将来难免流入轻浮。”
从他的谈话中可以看到，他对他所受的中小学教育是满意的，从中受益匪浅。
丁肇中以顽强学习的精神送走了中学时代的近两千个日日夜夜，取得了优异的成绩。
学校是一座大熔炉，他和同学们在这座熔炉里进行深造，炼就了强壮的体魄，掌握了科学知识，头脑也日益成熟起来。这里的一草一木，他都充满了感情，校园里留下了他的足迹，球场里仿佛还响着他和队友的呼喊声，明亮的教室是他接受知识浇灌的见证，在林荫道旁留下了他对学习的思考。即将告别这里的一切，他显得有些留恋和怅惘。
中学生活是年轻人生活的转折点，有的从这里步入社会，融入各行各业，用自己的所学在社会上发挥作用；有的走进高一级的学校，继续在知识的海洋里畅游。在分别之际，同学们在一起猜测各人的未来，发出由衷的祝福，在每个人的毕业纪念册里写上了自己的临别赠言相互勉励。
丁肇中一页页地翻着同学们对自己的美好祝愿，内心里是不平静的：同学们的期望值是很高的，自己有今后奋斗的目标，可是我能登上那座闪耀着明珠的科学高峰吗？
古往今来，有多少人立志为科学献身，又有多少科学家为科学经受了血与火的考验，也只有少数人获得了成功。同学们的赠言激励着丁肇中，他决心为物理学奋斗终生，但是通向成功的道路是漫长而崎岖的，他能沿着这条道路顺利地走下去吗？
4．不愿被保送上大学
丁肇中争分夺秒地在做着高考的准备，他暗暗地下了决心，不辜负校长、老师和同学们的期望，争取考进第一流大学，报答他们辛勤培育之恩。这时候，老师找到了他，告诉他说：“经学校研究，你可以被保送升入大学。”丁肇中听了老师的话，心里一惊，随即他又冷静下来，问：“老师，保送我到什么大学？”“成功大学。”丁肇中一听是成功大学，心一下子凉了，他的目标是台湾的第一流大学，清华大学或是台湾大学，而成功大学在当时仅算是二三流大学，与他心中的目标距离太远了。他没有把这想法说出来，对老师礼貌地说：“谢谢老师和学校的推荐，让我考虑一下再答复您。”
同学们听到了丁肇中被保送升入大学的消息，向他投来羡慕的目光，他们围着他七嘴八舌地议论起来。
有的同学说：“大头丁，你真是好福气！我们为迎接考试，弄得头昏脑涨，也不一定能考上，你可以不为考试犯愁了！”
有的同学接过话头说：“丁大头的学习那么好，数理化满分，上大学不是十拿九稳的事吗？即使考试，也是走走过场。”
有的同学说：“丁大头可能有些亏了吧？凭他的成绩，要参加联考，还不进清华、台大吗？保送进成大，可算是屈才了！”
面对这些朝夕相处的同窗同学，听着这些热心祝贺的话语，丁肇中当时没有说话，他心里矛盾重重，拿不定主意，他要冷静地思考一下。
在回家的路上，他踢着路边的小石子，慢腾腾地走着，思考着。保送没有使他高兴，相反却有些失望：保送的学校不是第一流的大学，录取的专业也不是我理想的物理专业，我该怎么办呢？假如参加联考，我有把握考上第一流大学吗？凭自己的条件，应该问题不大。对！
应该参加联考，考个状元甚至也有可能。经过一番激烈的思想斗争，他准备参加联考。他从小就喜欢和父亲讨论问题，参加联考的大事自然要征求父亲的同意。他决定找父亲商量一下，倾听一下父亲的意见。