Olgunlaşma Enstitüsü’nün sınavından da başarılı olan Halet, aynı anda Amerika’dan ve Fransa’dan okuma bursu kazandı. Ailesi mesafenin uzaklığından sebep Amerika bursunu reddedince, Halet eğitimine devam etmek için, Fransa’ya, “Sorbonne Üniversitesi”ne gitti. Orada üç yıl sürecek olan arkeoloji eğitimine başladı. Alışması pek de zor olmadığı Sorbonne’da, Hititçe ve eski İbranice dillerini öğrendi. Bu sürede boş vakitlerini binicilik ve eskirimle geçiren Halet’i bir sürpriz bekliyordu.

​

1936 Berlin Olimpiyatları’na kadın sporcuların da katılmasını isteyen ve bizzat teşvik eden Mustafa Kemal Atatürk’ün isteğiyle; Halet Çambel, Suat Fetgeri Aşeni ile birlikte olimpiyatlara katılan ilk Türk kadın ve ilk Müslüman sporcular oldular. Nazi iktidarını dünyaya tanıtmak için 1936 Olimpiyatları’nı bir fırsat olarak gören Hitler’in, bir Türk kadın sporcunun altın madalya kazanması dikkatini çekti. Vakit kaybetmeden bu sporcuyla tanışmak isteyen Hitler, resmi bir davetle Halet Çambel’i huzuruna davet etti ancak güttüğü politika ve siyasi görüşleriyle tüm dünyanın tepkisini toplayan Hitler’in bu reddedilemez davetini, Halet Çambel kararlılıkla reddetti. Sadece içindeki cumhuriyet ve Atatürk sevgisine güvenen Halet Çambel, Hitler’in stadyumu terk etmesinde rol alarak, tüm dünyaya cumhuriyet kadının misyonunu da göstermiş oldu.