1934年夏天,谢稚柳与张大千相约同游黄山,爬到一处险地名胜鲫鱼背时,巧遇与学生同行采风的徐悲鸿。经张大千引荐,谢稚柳与徐悲鸿也相识了。第二天,三人一起再登鲫鱼背,至避风处饮酒畅谈,大家谈画理诉追求,一起画黄山风景,几天的交游奠定了此后的友谊基石。

  1933年,故宫博物院藏文物精品分批南迁至上海加以保护,主持其事的马衡等人感到在上海的储存库房治安不佳,又决定在南京兴建朝天宫文物保存库。1936年12月,所有在上海的文物都转运到了南京库房。在社会各界呼吁下,南迁的故宫文物在南京举办了展览,一批南方少见的宋元名画吸引了当时很多书画家慕名观展。谢稚柳身在南京得地利之便,一有空就去看,让他看熟了许多名迹。

  1937年抗日战争全面爆发,谢稚柳随单位迁到重庆,并且与大书法家于右任成为同事。他和于右任、沈尹默、潘伯鹰等书法家交上了朋友,经常谈论书道和笔墨技法。在重庆期间,谢稚柳举办了两次个人画展,又去昆明和西安各展出一次。在西安,谢稚柳结识了精于鉴赏的收藏家张伯驹、潘素夫妇,并看到了其珍藏的陆机的《平复帖》、展子虔的《游春图》等,大大提升了鉴定素质。

  抗战期间谢稚柳艺术生涯中最为精彩的一笔是他应张大千之邀奔赴甘肃敦煌作画史考古。谢稚柳按张大千开列的清单采购了所需之物,带着几大包东西乘长途汽车先抵达兰州,再换车至嘉峪关,然后雇驴车颠簸西行。经过满地碛石的戈壁滩,经过被历代边塞诗人咏唱过的玉门关,1942年初秋,谢稚柳几经辗转终于到达敦煌莫高窟。他受到了张大千、常书鸿等朋友们的热烈欢迎。

  谢稚柳在莫高窟盘桓一年有余。张大千每日起早摸黑点着油灯进洞窟临摹壁画,谢稚柳则研究莫高窟绘画艺术的风格流派及演变过程。他按前辈所编洞窟编号逐一考察研究,做了大量第一手的笔记。谢稚柳根据研究笔记编著了两本书《敦煌石窟集》和《敦煌艺术叙录》,成为研究敦煌莫高窟艺术与印度佛教关系方面的权威著作。1943年,内迁重庆的中央大学艺术系主任徐悲鸿聘请谢稚柳担任教授,专题讲述敦煌壁画的学术考察。

  从临习古画开始,经历了敦煌莫高窟考察,反复观赏故宫藏画,谢稚柳终于夯实了古画鉴别的扎实功底。他提出书画本身的不同风格,诸如笔墨、个性、时代性、流派等是鉴定的要素。这种科学方法在他以后近四十年的鉴定工作中起到非常重要的作用。