黄万里毕业后来到杭江铁路，任见习工程师，参加杭江铁路江山港铁路桥的建设。当时，桥梁工程师很受人尊敬，收入也不错。但他不满足于牛刀小试，而是想得更远，希望能到更高端的地方去学习，去充实自己。1933年他考取官费留美，专业改成了水利。　　1931年长江、汉水泛滥，水淹武汉三镇一百天，云梦县城一夜之间顿成泽国，死亡七万人。灾民凄惨，举国震撼。作为河海工程专门学校创建人黄炎培的儿子，黄万里那时在心痛之余，就动过改学水利的念头。1933年黄河决口十几处，人命财产损失无数。惨痛的现实唤起许多青年奋志学习水利。黄万里再也平静不下来了，他和另两位唐山交大的校友一道，毅然放弃铁路桥梁工程师的职务，出国改学水利。听说黄河是最难治理的，黄万里便立志学水利治黄河。　　一向忧国忧民的黄炎培先生曾多次对黄万里讲：“中国有历史以来，从来没有农民对不起统治者，只有统治者对不起农民。”希望他将来好好报效农民，一辈子为他们服务。面对江河泛滥给广大农民造成的灾难，黄万里哀民之痛，“改学水利，以拯农为己志”的一派豪情深得父亲的赞许。父亲介绍他去拜见自己的学生——中国水利界的重要人物、曾任黄河水利委员会委员长的许心武先生。许心武对黄万里说：“这次大水后调查全国水利工程师所长的专业，竟皆长于土木工程之设计施工，没有一个懂得水文学的。而不通水文学等于未入水利之门，只是能设计施工罢了。”许先生嘱咐黄万里多学水文学，后者以自然地理为基础。于是，黄万里决定从水文学入门学习水利。

　　那年夏天，黄万里到雅安一带考察青衣江。这是黄万里五年野外作业中最为惊心动魄的一次。1938年夏天，黄万里奉命往四川天全县始阳镇勘察水利，因为饮食不慎，得了痢疾，腹痛极了，“历三天力竭”，深怕再拖延下去将无力回成都，于是决定独自回蓉，留下其他五人照常工作。　　这天大雨倾盆，黄万里“顺山边小路步行，沿途滑壁落石阻塞，勉力跳跃而得过”。他“左边防着山崩石落，右边看着溪水涨高。虽已腹泻三日，仍不得不奔向新津，到雅安时已力竭不能成行，而腹泻仍不止”。幸好碰上银行一部运钞票空车返蓉，黄万里才“以巨资获准搭闷厢车席地而坐。途中不时请求停车，泄泻，痛不堪言”。车过岷江新津渡要换船摆渡。旅客得下车从一条船边跨跳到另一条船上去。已经精疲力竭的黄万里忍着腹痛，拼力一跳，但还是一脚踏空，掉到波涛汹涌的江水里，靠好心的旅客拉上船来，才脱险全命。那时船夫迷信，很少肯搭救溺水的人，何况正值汛期。大家都为病重的黄万里能够逃过一劫而庆幸。