潘玉良30年代与友人的合影

这时，潘赞化的好友陈独秀建议将潘玉良送到法国去学习，并利用自己在教育界的影响为她争取到公费留学的名额。1921年，潘玉良成为法国里昂中法大学在国内招收的第一批留学生。随后的八年间内，潘玉良先后考入国立里昂美专、巴黎国立美专学习油画，师从达仰•西蒙，与徐悲鸿师出同门。后又考入意大利罗马皇家美术学院学习雕塑，师从学术权威琼斯。其间潘玉良创作了大量优秀作品，成为第一个获得国际荣誉的中国女西画家。

1928年，潘玉良学成回国后，先后在上海美专西画系和中央大学艺术科西画组执教多年，将西方正统的绘画技法和教学方法引入国内，培育出一批优秀的艺术家。同时，1928年至1936年间，潘玉良在国内及日本举办个展五次，被誉为“中国西洋画中第一流人物”。

即使潘玉良取得了如此巨大的成就，只因她曾被卖入青楼，国人们还是无法接纳她。在她第五次画展上，表达中国人抗日决心的《人力壮士》却被非议者贴上“妓女对嫖客的颂歌”这种极具侮辱的标贴。无奈之下，潘玉良只好再次赴欧，此次一去40年，直至82岁终老，她再没回过中国。