1921年春，巴黎举办规模盛大的全国美术展览，陈列法国当代许多名家作品。开幕的那天，徐悲鸿从早至晚流连在会场，仔细观摩、比较，从早晨至黄昏，竟未进饮食。他完全忘记了饥饿，直至走出会场，才发现外面飘着纷纷扬扬的大雪。
一阵凛冽的寒风向他袭来，他打了一个寒战，由于没有大衣，他浑身不由自主地哆嗦起来。这时，他才突然感到饥饿难忍，只好迎着风雪，急步往家走去。
途中，他忽然腹痛如绞，慌忙停步靠在路边的墙上，才没有摔在雪地里。原来，由于饥饿和寒冷的袭击，他的肠子激烈地痉挛起来，产生了强烈的痛楚。
从此，徐悲鸿患了终身未愈的肠痉挛症。病发时，强烈的疼痛使他难熬难忍，面颊和嘴唇都因此失去血色，变成可怕的苍白，但他仍强迫自己作画。他曾在当时所作的一幅素描上写道：“人览吾画，焉知吾之为此乃痛不可支也。”
1921年夏天，徐悲鸿的腹痛病更加严重了。而国内由于政局动荡，中断了留学生的学费。在贫病交迫下，他只好去柏林。因为战后的德国通货膨胀，马克贬值，同样数目的法郎，在德国可增值数倍。
在柏林，徐悲鸿常去的地方就是动物园和博物馆。
对艺术的追求，常常使徐悲鸿不顾一切。他一进动物园就是一天，不到闭园，他是不会离去的。就像在法国马场画马时一样，他精细地观察狮子站、卧、走、跃的各种姿态，仔细地研究狮子的身体结构，一丝不苟地画狮子的速写。
有时，他长时间站在那里观察，那种专注、凝神的样子，游客们还以为他中了什么魔呢！为了观察狮子一天的生活规律，他到了吃饭的时间也舍不得离开。
一整天饥肠辘辘，肚子“咕咕”叫着，他便做一次深呼吸，仍然眼不离狮子，手不离画笔。饲养员来了，给狮子喂食物，狮子那津津有味的咀嚼声，强烈地刺激和诱惑着一天没有吃饭的徐悲鸿，饥饿的感觉更加难以忍受了。
然而，已经将全部心力倾注到狮子身上的徐悲鸿，两只炯炯发亮的眼睛仍在捕捉着这只猛兽吞食时的动作特点，手中的画笔在不停地画着。
功夫不负苦心人。后来，就如同他画马一样，凭记忆就能将狮子的各种动态默画出来，创作了不少以狮子为题材的作品。
柏林美术学院院长康普先生是绘画名家，作品有着日耳曼民族庄重、凝练的风格。徐悲鸿久仰其大名，一到柏林，他安顿了住处，就去拜访。
康普先生热情地对他说：“中国文化艺术历史悠久，如今又有像你这样勇于献身祖国艺术事业的年轻人，使我看到中国艺术复兴的曙光！”
又一次，康普先生在看了徐悲鸿的素描后称赞道：“很好。你若能擅长素描，绘画时就能够得心应手。”
徐悲鸿在柏林将近两年，不论寒暑，每天作画都达10小时以上。当时，他最喜爱伦勃朗的画，便去博物馆临摹。每天从晨至暮，一口气临摹10小时，既不吃饭，也不喝水。特别在临摹伦勃朗的《第二夫人像》时，他下了很深的功夫，觉得略有收获，但却不能用在自己的作品上，于是更加努力。
散尼广场附近的康德街，居住着很多中国侨民和一些中国留学生，徐悲鸿就住在这条街一间房价便宜的平房里。
他常和中国留学生宗白华相伴到一家中国饭馆去吃盖浇饭和辣子炒肉丁，常常辣得他额头上沁出汗珠，但却不住地说：“还是中国菜好吃！”
柏林的美术印刷品颇为精致，价钱也相对便宜。徐悲鸿觉得这是难得的好机会，他节衣缩食，尽力选购一些。特别叫他高兴的是有些油画原作，也能用很低的价买下来。一段时间后，他的斗室居然上上下下摆满了他所喜爱的艺术品和艺术典籍。
蒋碧薇却坐在一旁，愁眉不展。她沉重地叹着气：“唉！我看你简直是发疯了！”
宗白华开玩笑说：“我帮你租的这间房子，真成了书房啦，书可不能当饭吃啊！”
有一天，徐悲鸿走进一家画店，无意中发现一些名作真品在此出售，其中有一幅康普的油画《包厢》，标价便宜得使他以为看花了眼，他动心了，心想祖国对于西方绘画艺术还很少了解，如果把这些原作买回去，对于将来祖国创办美术馆，发展中国的艺术事业，将是多大贡献啊！
可是，他此时身无分文，急得抓耳挠腮，生怕画被别人买走。他急中生智：找大使馆去。
徐悲鸿踌躇再三，心中很想去向中国驻德国的大使请求帮助，又怕遭到拒绝。但想到坐失良机，将是终身遗憾，于是辗转反侧，终宵不眠。
第二天清晨，徐悲鸿鼓起勇气来到中国大使馆。大使先生在那富丽堂皇的客厅里接待了他。徐悲鸿开门见山地说明了来意，并且极力称赞那些作品如何佳妙，作者如何著名，价格折合外币如何便宜，请大使先生借钱给他买下。
为了取得大使先生的信任，徐悲鸿还提出，可以先将那些作品挂在中国使馆，等待借款归还以后，再来领取。谁知那大使顿时脸就拉长了，操着湖北口音，拉腔拉调，先夸徐悲鸿的雄心大志，而后却托词拒绝了。
徐悲鸿像被泼了一盆凉水，只好怏怏地离开使馆，去找留德的同学宗白华和孟心如等人商量。同学们终于凑了一笔钱借给悲鸿，买下了康普两幅油画。一幅是《包厢》，描写剧院包厢的观众，另一幅是人物肖像，都是康普的精心之作。
1922年初春，国内继续供给留学生学费，可以使徐悲鸿很快能回到巴黎去，继续学业；接着，巴黎一家书店和一家画店几乎同时给徐悲鸿寄来了稿费，加起来将近1000法郎。
在柏林，徐悲鸿结识的几位朋友是非同寻常的。他除认识了中国留学生宗白华外，还认识了朱家驿、俞大维等人。
也是在柏林，有一位在伦敦学习美术的中国学生张道藩，正在那里旅游，特地访问了徐悲鸿，对徐悲鸿表示钦慕。不久，他又去到巴黎学画。
这位来自贵州、举止阔绰的花花公子无心学习，他仰慕的只是欧洲的物质文明，留学只不过是为了镀金。因此，他在绘画上一无所得，也一无所成。
徐悲鸿重又回到巴黎国立高等美术学校上课。这时校长弗拉孟先生已逝世，信难尔先生继任校长。每逢星期天的早晨，徐悲鸿仍去达仰先生的画室里受教。
达仰先生认真、仔细地检视了徐悲鸿在柏林所作的速写、素描和油画，十分称赞。但是他仍以坚定的语气说：“你必须再继续画严格的、精确的素描。油绘人体时，必须分细部研究，务必体会那些精微的东西，不要追求爽利夺目的笔触。”
这一年，法国举行全国美展，徐悲鸿在柏林所作的油画《老妇》入选，在展览会上获得好评。
1925年秋，徐悲鸿带着蔡元培先生的两封信，只身登上了开往新加坡的海轮，踏上了回国的万里旅途。
徐悲鸿在新加坡作了短暂停留，结识了一些爱国华侨，对陈嘉庚先生尤为景仰。徐悲鸿便为他画了一幅油画像。陈嘉庚先生以2500元现洋赠送徐悲鸿。
为了报谢陈嘉庚先生，徐悲鸿又画了马克思和托尔斯泰的油画像，赠给陈嘉庚先生所办的厦门大学。
徐悲鸿还为新加坡其他华侨领袖画了肖像，尽管有时挥汗如雨，但终于得到一笔数目不小的款子，足够他和妻子在巴黎生活几年。但是，悲鸿没有即刻返回巴黎。他心念着阔别了6年的祖国，便由新加坡匆匆回到上海。
徐悲鸿从巴黎学成回国，一踏上祖国大地，当时的《上海时报》就在显要版面作了报道。上海依旧是半封建半殖民地的城市，也依旧是穷人的地狱，富人的天堂。国内仍处于以帝国主义为后台的军阀割据下，政治黑暗，民不聊生。这一切又一次加深了悲鸿从少年时代就萌发了的忧国忧民之感。
凭徐悲鸿当时的名气和创作能力，他躲进画室，专门从事美术创作也未尝不可。但他不是目光短浅和只为自己打算的人。他想到自己年幼时的坎坷遭遇，特别是学艺之难的种种经历，想到了祖国的未来，决心要致力于画坛新人的培养，他认为那才是他第一位的工作。
徐悲鸿去访问了田汉。这位热情的作家和徐悲鸿一见如故。他们开怀畅谈，针砭时弊，发着感慨，如同多年的老友一样。他们的友谊从此开始，终身未衰。
田汉当时为徐悲鸿举行了“消寒会”，介绍徐悲鸿和上海文艺界人士郭沫若等人见面。
徐悲鸿还去看望了康有为先生和黄震之先生，并为他们作了油画肖像，以表示对他们的感谢。
徐悲鸿在上海逗留了3个月。
正是暮春三月，江南草长的时节，徐悲鸿又离开上海，起程前往巴黎。遥远的路程，分别半年多的思念，使徐悲鸿急切地盼望看到妻子。但是，容光焕发的蒋碧薇，见到徐悲鸿的第一句话便是询问：“你带回了多少钱？”
徐悲鸿如实地告诉她，在新加坡挣的钱不少，但在上海又买了一些书籍、字画，剩下的虽不多，但也足够他们在巴黎生活一年。于是愤怒、埋怨、责备便像潮水一样向徐悲鸿扑来。
徐悲鸿依旧是耐心地告诉蒋碧薇：“我爱画入骨髓，永远也改不了，愿你能谅解。”
“你太使我失望了，我原以为有那样多卖画的钱，我们把它存入银行，可以好好在国外生活些年，可你……你还把在上海买的那些书籍字画都留在国内，也不带点出来！难道你打算很快回去不成？”蒋碧薇的声音里带着呜咽。
“我当然希望很快回去。我是为了振兴祖国，给祖国争气才出来留学的。”悲鸿开始激动起来，“我这次回到上海，见到国内的情况日非一日，更感到肩上的责任沉重。我急切地盼望学成归国，为自己的国家干一番事业。”
回到巴黎后，徐悲鸿决定归国了。他在欧洲学习已8年，刻苦的攻读使他获得精湛的写生技法和广博的艺术知识。
1927年4月，徐悲鸿满载着他那满箱满包的书画，向车站走去。这些书画不仅有他节衣缩食买来的，还有他自己的许多习作和作品，以及他临摹的许多油画，如德洛克洛瓦的《希阿岛的屠杀》、普吕东的《公理与复仇在追赶凶手》、约尔丹的《丰盛》、伦勃朗的《第二夫人像》等。