次赴美，在各文教机关、团体发表演说，宣传抗日，争取国际援助；同时征集书刊资料，筹措购书外汇。他委托曾在北图工作过的在美人员予以协助。当时交通、通讯中断，征集到的资料无法运回国内，他就多方设法，联系就地储存。抗战胜利后，这些资料均邮寄回北图。现在北图所藏的美国20世纪30年代的平装本就是那时征集到的。当袁同礼获知美国国家档案局藏有大量中美关系史方面的档案后，便利用自己的关系积极活动，联系复制档案胶卷。通过努力，他募得捐款1200美元，复制了324个胶卷，内容包括1790年至1906年间美国各驻华机构的报告和1868—1906年间中国驻美公使致美国务卿的照会。这些档案至今仍存于国家图书馆，对研究中美关系史和世界史有很高的参考价值。
1935年，在欧洲访学的王重民（曾在袁同礼之后代理北平图书馆馆长）发现法国国家图书馆14种藏书中有关于太平天国的珍贵文献，又在普鲁士国立图书馆发现有关太平天国的文献。这些史料都是国内所没有的，袁同礼得知后十分高兴，电请王重民拍摄，后由北大和北图共同辑成《太平天国史料》，成为研究太平天国的重要历史文献。
1937年卢沟桥事变后，抗日战争全面爆发。北平沦陷后，袁同礼同十几名北图职员南下参加抗日。离馆前夕，他在一次全馆集会上，饱含热泪，语重心长地嘱咐、恳求全体同仁要体念时艰，安心工作，就地抗日，保护好国家的财产。由于袁同礼平日在工作人员中享有很高的威望，留守的员工大都坚守岗位，以保护北图为己任。在八年沦陷期间，北图的书刊均无损失，即使最为日本人所觊觎的善本珍藏也完整无缺。
抗战期间，袁同礼曾南下湖南，以国立北平图书馆的名义与长沙临时大学（由北大、清华、南开三所大学组成）合作，同时兼任临时大学图书馆馆长，开展图书馆服务工作。1938年3月，袁同礼随临时大学迁往昆明，设立北平图书馆昆明办事处。
作为一位爱国者，袁同礼发起成立了中日战事史料征辑会。在当时条件极其艰苦的情况下，征辑会不但派出专人采集昆明、重庆、上海、香港等地出版发行的有关报纸、杂志及小册子，还设法搜集沦陷区敌伪汉奸的报纸、公报、传单和欧美、日本、苏联、南美各地的出版物，如同情中国抗战的讲演稿、驻华记者的新闻稿、外侨的报告书、战争造成中国人员财产损失等方面的资料，还编辑了《卢沟桥事变以来中日战事大事日表》、《中日战事纪事长编》、《卢沟桥
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