1915年春，严修偕张伯苓先后走访参观京津两地的北京大学、清华学校、北洋大学、汇文大学及工业专门学校、法政学堂、师范学校等机构，考察大学的基本情况，借鉴各校经验，为筹建南开学校大学部进行准备。由于最初两次试办不成功，严、张和范源濂等人商议远走大洋彼岸向美国教育模式取经问道，而如此动作也颇为吻合中国高等教育大变革前夕的思想价值趋向。1917年，严修让张伯苓暂时离开了中学校长的岗位，资助他去美国哥伦比亚大学进修。是年夏天，已经不惑之年的张伯苓真的买舟西去，走进了那所于1754年创建的古老大学，重新当起学生，拜师著名教授杜威、基尔帕特里克、桑代克，研究教育理论，为期一年。第二年，让儿子们凑足经费的严修，也跨越大洋，来到美国，同张伯苓一起探求美国私立大学的办学经验。年届花甲的严修不顾体衰多病，先后在美国西部、中西部、东部、新英格兰各地区以及加拿大若干城市考察各级学校，详询其学制、师资设备、课程设置、教学内容和教学方法，并访问了许多校长和教师。同时，他还注意考察其社会教育事业，如图书馆、博物馆以及教育行政管理机构等。他还到哥大去听讲，用他掌握不多的英文词句直接感受现代教育理论的奥妙。有趣的是，他还借助于类似今天的家教方式，请每天到哥大上课的张伯苓晚上来给他授课，他像个接受家教老师辅导的学生，在他的住处沏好香茗，预备好记录的笔墨纸砚，边听边记，提问切磋，甚至有时还有辩论。这种家教，从1918年7月7日起，一直讲了二十四五次，每次都有两三个小时，记了厚厚的一本笔记。这是一本极为珍贵的资料，这里集中体现了严修和张伯苓考察美国教育的感受，也反映了他们的大学理念和办学思想。
居留美国5个多月，使严修对美国教育制度、大学经验、学校筹款和教学管理有了比较具体、深入的了解。1918年11月，他偕张伯苓回国。
天有不测风云，人有旦夕祸福。船过日本，严修得到了儿子在东京病故的噩耗。晚年丧子对于严修来说是一个沉重的打击，但是严修强压胸中翻江倒海的悲戚，依然支撑着会见周恩来等在东京留学的南开学子，仍然思考着大学的如何建立。12月19日自东京起身，《严修日记》云：“夜不成眠，思量南开大学事。”12月23日火车过山海关，严修记云：“与范、张、孙三君论学事。”回到天津后，他们正式宣布了建立南开大学的决定。当时，张伯苓对欢迎的师生发表讲话说：“这次我与严范孙先生和范静生（源濂）先生先后游美，很有收益。一年多来，考察他们的国情及人民的精神，遂知教育是一国之根本，并且一国的人才全由大学产生而来。现在我国教育不兴，人才缺乏，不禁使人感而思奋，要立即创办大学。”他还强调：“现世为民主发达时代。我们要建设民国，而教育事业愈不可缓。现在国中国立、教会立的大学不少。我们要让世人知道，仰仗人民私力，能为教育作出贡献，南开大学就是要作成人民所立之学校。”
1919年初，旧历春节刚过几天，花甲之年的严修不顾体弱多病和刚刚丧子的悲痛，偕张伯苓开始为筹办南开大学奔走于京津路上。为了就近与张伯苓等人筹商大学事宜，他甚至提出要在南开学校内设立办公室。南开的私立性质，决定了其经费的不确定性，这也就造成了南开办学者不得不屡屡“折节化缘”的外在印象。清高的洁身自好无补于事功的拓展，看似低俗的奔走权门，换取的是成就教育的光耀亮色。严、张首先到了北京，在教育部拜见教育总长傅增湘，讨论南开大学立案事由；在六味斋约见蔡元培、胡适、陶孟和，征求建立大学的有关建议，寻求同行支持；在中山公园会见交通银行董事长梁士诒、币制局总裁周自齐以及曹汝霖等集议募捐筹款的具体办法。不久，严、张又分赴太原、保定、南京等地，请求阎锡山、曹锟、李纯等协助办学，以后又派人遍访各省军民长官及教育当局，敦请鼎力襄助。
为了筹款，向人求见，严修和张伯苓不知坐过多少冷板凳，挨过多少次白眼，但为了办成南开大学，他们并不自悲、自惭，诚如张伯苓说道：“虽然有时向人家求见捐款，被其挡驾，有辱于脸面，但我不是乞丐，乃为兴学而作，并不觉难堪。”
严修等人的努力终见成果，据严氏日记及南开学校文献所载，募得款项，为数不少，计有1919年梁士诒、周自齐、曹汝霖允捐四十万元，黎元洪允捐一万元；1920年陈光远允捐一万元，蔡成勋允捐五千元；1921年李纯弟李馨根据李纯遗嘱捐赠五十万元；1922年徐世昌允捐八万元；1923年靳云鹏允捐一万元。此外还有李组绅捐助的矿科常年经费与袁述之捐助的建筑资金，严修自己也于1919和1922年分别捐赠购书价款两千美元，还捐地折款一万八千元。南开学校自开办到1927年止共得捐款一百二十万元，对其扩建发展起到了决定性的作用，其中以严修出力为最多。
南开大学从1919年4月起开始兴建大学校舍，5月成立大学筹备课，拟订校章，规划系科，组织招生，9月正式开学，录取周恩来、马骏、张平群等96名学生，25日举行开学典礼，严修、黎元洪、范源濂等莅会，私立南开大学诞生。南开中学在历经十五年办学风雨之后，终于有了与之相匹配的大学机构。严修适时地函嘱张伯苓：“他人反对我校，苟无正当理由，均可不必措意。若因言语失检，招人疑忌，则不可不自检”。张伯苓后来称严范孙先生为“南开校父”，除了孕育南开之功，显然还有更为深广的精神涵义。1923年，南开大学迁入天津八里台现址，严修邀请友人在此举办“城南诗社”聚会，放舟畅游，吟诗挥毫，雅集终日始散。
应当说，南开大学得以奠定、巩固始基并获初步发展，是与严修的努力与名望有着极大关系的。胡适在分析南开教育时，曾对严修在天津地方、直隶全省的道德名望及其对教育的信念、对新时代新学识的虚心接受给予很高评价。可以说，没有严修，就没有南开。
在南开大学最初的发展中，严修不仅从物质上给予南开大学支持，其教育思想和办学理念对学校早期的办学宗旨、专业设置、教学内容和人才培养模式等无不有着重要指导作用。严修早在南开初创时便提出了“尚公”、“尚能”的主张，并在办学过程中一直践行“公能”二义。校长张伯苓1934年正式提出“允公允能，日新月异”的校训，代表了南开人独特的价值取向和精神品质。允公允能就是公能兼备，意即要培养南开学生具有爱国爱集体的公共道德，又要有服务社会的多方面能力。日新月异意即与时俱进，每天每月都要有创新和发展。南开校训作为一种永久的精神力量，博大的道德力量，强烈的感召力量，启迪陶冶了一代一代的南开人，鼓舞他们为民族的振兴和社会的发展贡献力量，成为近代中国民办教育的一面旗帜。严修主张“讲中学以通经致用，讲西学以强国富民”，强调德、智、体、美四育并进，特别注重人格修养和校风建设。他手书的40个字的《容止格言》悬挂在当年南开中学东楼甬道中大立镜的上方，成为多年来养成文明礼貌、遵守纪律、讲求卫生等良好校风的行为规范。对于南开文科的发展，严修曾拟与梁启超联合，吸纳优秀人才，使文科在全国建立学术地位和影响，梁启超对此也信心十足，表示“若将文科全部交我，我当负责任”，“南开文科办三年后，令全国学校文史两门教授皆仰本科供给”。后来，梁启超这个计划未能实现，他又计划在南开设立东方文化研究院，学校采半学校半书院制，院舍在南开，课程与南开保持相当的联系，主要研究孔孟思想和宋明理学。严修对此十分赞成，多次与梁研究磋商。在理工科设置上，严修支持张伯苓发展应用科学的主张，使南开大学比较适应了天津及北方社会经济发展的需要。20世纪20年代，在文以治国、理以强国、商以富国之精神的基础上，他与张伯苓苦心擘划，进一步提出：南开所抱定之志愿是认识中国、服务中国、培养解决中国问题之科学人才，强调南开大学以解决中国问题为教育目标。南开大学本着这一目的，弘扬“爱国、敬业、创新、乐群”的光荣传统，培养了一大批杰出人才，为民族振兴和国家富强做出了重要的贡献。
南开女中也是由严氏女学发展而来。从1902年女塾到1905年女小以至1919年到1922年的中学班，都是在严氏家中开办的。1923年开办南开女中也是以严修的老友言仲远捐款一千元为倡始的。1928年，严修又创办了南开小学，实则在此之前，严修早就着手筹划。他曾于1927年五月约集天津商界王心容、纪锦斋、蔼竹斋、金小泉等人共商筹募建筑资金之事，为其建校作准备。
至1928年，独具特色的南开系列学校（小学、中学、女中、大学）全部建成。
严修以他对教育的挚诚和奉献赢得了历史，也赢得了南开。他的德行流淌在南开人心中。正如张伯苓所说：“严先生道德学问，万流共仰！个人追随颇久，深受其人格陶冶。南开之有今日，严先生之力尤多。严公逝世，在个人失一同志，在学校失一导师，应尊严先生为校父。”
严修对中国教育的伟大贡献：一为适应洋务运动之需要而倡言在科举体制中创设经济特科，为国家选拔实用人才；二为首倡废除科举，规划兴办现代学校，并与张之洞、袁世凯一道，使之成为现实；三为在天津、直隶创办新式学堂，极大推动了中国现代教育的发展；四为自己出资并募集民间资本创办私立南开学校和南开大学。回首历史，不得不承认，严修的最大功绩不在前三项事业而在创办私学之举。时势发展到科举不得不废的地步，谁提出此一方案，谁操作执行，并不十分重要；换言之，世无严修，科举也必寿终正寝，新学也必渐次办成（事实上，同时期甚至略早，山东、山西以及南方诸省都已有官办新学堂出现）。但无严修，则必无南开；而无南开，中国现代教育即不敢说完整。
办学固然神圣，但绝不浪漫，更非仅凭美丽幻想所能成事。办学乃是思想者的产业。有思想而不以产业对待学校，其学必不能办成，梁任公欲办东方文化研究院而未果，即是显例。办学既为产业，则以投资为先决条件。严修办学经费之来源，除从自家产业中捐出部分外，主要经费得自富商和军阀捐赠，其次则有政府和外国资助。而严修和张伯苓之所以能使财神慷慨解囊，化来四方之缘，则是由于他们的办学成绩、人格声望和勤勉恳切的劝募努力。
考察教育
为了办好教育，严修曾多次到全国各地考察。从1910到1919年间，严修往南登泰山，谒孔林，过金陵，临焦山，泛太湖，访南通，小住沪滨，三游西湖，观浙江潮，凭吊严子陵钓台（桐庐）、禹陵、兰亭（绍兴），到慈谿。往北出居庸关，游明陵，抵张垣、宣化。往东小憩北戴河，出榆关，到奉天。往西经保定，去太原。还到过辉县、彰德、武汉、九江。即使是专为游山玩水而去的，他也不忘参观学校，访问教育界同仁，考察当地文化教育事业情况。这些年中，他参观的学校有北京清华学校、慈幼院，保定育德中学、省二师，济南模范小学，南京金陵大学、高师，南通南洋中学、农校，无锡竟志女师，杭州省师等。他还会见了沈信卿、黄炎培、经亨颐和一些教育工作者，与他们讨论教育有关问题，交流教育经验。
严修不仅考察国内教育，而且为了学习和吸收西方办学经验而多次纵游国外各地。辞官之前，他曾两次到日本考察。
