马大猷的学生时代，正是日本侵略者向中国步步进逼的历史时期。

从“济南惨案”、“九一八事变”、直至“何梅协定”，国民党政府推行不抵抗政策，丧权辱国，与此同时国内的青年学子却不断抗争，掀起一浪高过一浪的爱国运动。在当时风起云涌的学生运动中，少年马大猷的心中激起了“科学救国”的热情。中学毕业后，马大猷报考了北京大学物理系和清华大学机械工程系，由于马大猷的成绩特别突出，结果北大和清华两校都录取了他，这时马大猷面临着一个颇有些两难的选择。由于机械工程更接近实际，马大猷倾向于上清华大学，但接到清华大学通知书后，估计每年费用要达到260元。马大猷家境贫寒，父亲早逝，完全靠母亲含辛茹苦抚养他和两个妹妹成人，260元每年的花费对于他这样的家庭实在是太沉重而无法负担，在北京大学，每学期只要交费10元，而且可能得到奖学金（后来由于马大猷的出色成绩果然得到了），还可以做家庭教师挣钱糊口。所以马大猷最终只好割爱，上不起“富清华”，就上了“穷北大”。到了北京大学物理系以后，马大猷得到了萨本栋、叶企孙、江泽涵、任之恭等老师的指导和培养。很巧的是，在马大猷读三、四年级的时候，吴大猷先生学成回国，首次在北京大学的物理系和化学系开设量子力学课，马大猷就成了他的学生，留下了一段师生“大猷”的往事。几十年后有记者见马大猷先生时问：这“大猷”两个字跟科学或科学家有什么必然的联系吗？马先生想起自己跟吴先生的师生缘就笑了：“这个猷字嘛，就是谋划的意思，我是大字辈，父亲就给我起名大猷，至于跟吴大猷先生同名，那是碰巧了！”。 1936年马大猷大学毕业时，正好清华大学招考留美公费生，物理学方面的专业是电声学，非常符合他的理想，于是他就去投考了，不久清华大学就通知他被录取，规定出国之前要在国内准备一年，指导老师是北京大学的朱物华先生和清华大学的任之恭先生。1936年9月，马大猷回到北京大学物理系准备口语和研究工作。次年七月，“芦沟桥事变”爆发不久，北京就被日军占领，学校里一片混乱。八月初马大猷和同学们计议决定只身出走，刚到天津就被日本宪兵扣留了。因为当时天津日军听说可能有学生运动，怕不好收拾，就将那几天到津的学生全部扣留了，关到师范学校的日本宪兵队部。这一批被关押的学生生活条件非常差，几十个人挤在一间大房子里睡地铺，不准多说话，不准多走动，一天三餐都吃不饱，弄不好还要遭到日本宪兵的呵斥和踢打。马大猷就在这样的环境里生活了33天，终于在遭到无辜关押一个月后见到梅贻琦校长，申请暂不出国，参加抗战。梅校长考虑后，决定马大猷仍应按原计划出国。不久马大猷就出发，经香港到美国洛杉矶加州大学，在著名声学权威努特森教授指导下从事声学研究工作。 1956年，周恩来总理直接领导，制定科学技术12年远景规划，事先马大猷提出了发展声学的规划的建议，并参加了讨论。会上提出4项紧急措施(电子学、半导体、计算机和自动化)，为我国新技术的发展画出蓝图。会后，中国科学院成立了电子学研究所筹备委员会，指定李强为筹委主任，孟昭英、陈芳允和马大猷为副主任。组织了电子学(电子管的研究)、无线电(电子管的应用)和声学3个方面的研究工作。开始时在西苑旅社六号楼工作，同时进行基建。马大猷主持了电子所大楼的设计、施工、装修工作，并设计了达到国际水平的全国第一座声学实验室和声学实验水池。工程达到了高质量，大楼已安全使用近40年。办研究所，人员主要来源是大学毕业生，给科学院的名额有限。中国科学院那时在北京已有一二十个研究所，有成就的研究员不少，于是就计议创办自己的大学。1959年在北京成立了中国科技大学，教授是有关研究所的研究员，实习到各研究所，理工结合，加强基础训练，5年毕业。这些完全符合马大猷的设想(也是学者的共同意见)，所以他非常积极，开学后与吴有训先生、严济慈先生分担几个班的普通物理课，研究所的工作不减少，一直教了6年。1959年另一件事是北京兴建10大建筑，人民大会堂音质问题交马大猷负责。他组织了北京的大学、建筑、广播系统中的声学专家，进行研究，提出设计要求，进行模型试验、测量、鉴定工作。他提出了分散声源(每个坐位前有小扬声器)和联结立体声系统(台口上大扬声器按立体声设计但联到一起)。以解决这巨大厅堂(9万立方米，最多容l万人)中的扩声问题，顶上和墙面用穿孔板吸声处理以减少回声并控制混响时间到1.8秒，适合音乐的需要。建成后做了测量，证明设计、处理完全成功。这是当时国际上最大的为正式活动而建的厅堂，后来人大、政协每年开大会、听报告都很满意，大型文艺表演，音乐优美动听，歌唱清晰宏亮。1964年声学研究所从电子所分出来正式成立，马大猷改到声学所，任副所长、研究员。同时，创办了《声学学报》，成为全国声学最高学术刊物，马大猷任主编，以后还出了英文版。 从1958年考入中国科技大学无线电电子学系至今，程明昆对当年的情景记忆犹新：“马先生给我的第一印象是一位风度翩翩、学识渊博而又不苟言笑的学者。”“先生对学生的要求十分严格，他鼓励我们独立思考，要求我们注重创新。”1963年，程明昆考上了马大猷的研究生。“文化大革命”结束后，程明昆有幸成为研究所派往美国的访问学者之一，由于对美国声学界并不熟悉，学校选择成了程明昆一块心病。1980年，恰逢马大猷与北京大学校长周培源等人组成代表团去参加美国物理学会成立50周年纪念大会，他便借机帮程明昆联系了麻省理工学院（MIT）机械系，而且是去读研究生。遗憾的是，最终MIT没去成，马大猷又帮他联系了去普渡大学做访问学者，并利用参加国际会议的间隙前往探望和鼓励他。1936年，北京大学物理系毕业，获学士学位。1938年赴后留学美国。1939年，获美国哈佛大学硕士学位。1940年获哈佛大学哲学博士学位。1940年，回国，先后任西南联合大学及清华大学教授。1948年，任北京大学教授兼工学院院长。1952年，任哈尔滨工业大学教授、教务长。1955年，当选中国科学院学部委员（院士），同年调中国科学院工作。1955年，先后任中国科学院物理研究所、电子研究所和声学研究所研究员、副所长。数学物理学部常务副主任，研究生院常务副院长等职。1958年，任中国科学技术大学教授。1959年，负责北京人民大会堂的音质设计工作。