Stopień akademicki inżyniera dróg i mostów uzyskał na Wydziale Inżynierii Lądowej i Wodnej Politechniki Lwowskiej w kwietniu 1935 roku. W tym samym roku uzyskał również stopień doktora nauk technicznych na Politechnice LwowskiejDoktorat został nadany 25 stycznia 1936 roku. na podstawie pracy O strugach cieczy, napisanej pod kierunkiem Wojciecha Rubinowicza. Ponieważ „Kazimierz [Vetulani] był ekscentryczny i nie chciał zdawać egzaminu doktorskiego przed głupszymi od siebie, to – jak mówi jedna z anegdot – trzech profesorów zabrało go na przechadzkę po parku i wynik tej rozmowy uznali równocześnie za zdany egzamin doktorski”.
We Lwowie zamieszkiwał samotnie przy ul. Obertyńskiej 31 (obecna ul. Zaryckich), na drugim piętrze.
W 1937 roku otrzymał stypendium Funduszu Kultury Narodowej i odbył podróż naukową do Niemiec, Belgii, Anglii i Francji, „gdzie zapoznał się z nowoczesną organizacją nauczania mechaniki, z laboratoriami oraz z zastosowaniem mechaniki w dziedzinie budowy kolei, z badaniem drgań mostów kolejowych i drgań gruntu budowlanego”.