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二十世紀上半葉，悉尼大學開始為澳洲貢獻溫特沃斯所說的「偉大和有用的人」，其中包括第一任聯邦總理埃德蒙·巴頓。在兩次世界大戰中，悉尼大學作出了情報、科學諮詢和材料測試等方面的貢獻，數千個畢業生參軍，數百個畢業生們為國家和帝國捐軀。戰爭的需要使得研究（與教學相比）開始得到重視。同時，傳統的文、理、法、醫四大院系以外的實用學科也開始受到重視。悉尼大學在第一次世界大戰結束之後在傳統四大院系之外建立了六個新的科系，即牙醫系、建築系、農業系、獸醫系和經濟系。

二戰之後，悉尼大學經歷了大規模的擴張和重心的改變。一方面，由於戰後出生率的高速增長、大規模的移民和政府鼓勵退伍軍人入大學的政策，使得大學不得不迅速的擴張。1944年到1989年之間，悉尼大學的學生人數增加了4倍。同時，學校的教學和研究重心也很快的從過去的抽象學術和理論轉向實際和應用。50和60年代，悉尼大學建造了一大批新校舍，其中包括多次得獎的新菲舍圖書館——這座現代主意設計的建築打破了此前悉尼大學建築風格上的統一——此前的主要建築都採用了哥德式、意大利文藝復興式和古典式。學校的主校區至此已經擴張到坎伯當校址的極限，因此悉尼大學開始在毗鄰的達令頓購地建房。同時，政府的並校政策使得悉尼大學增加了包括悉尼音樂學院在內的一批專業學院和分校區。

二戰之後，特別是越戰期間，悉尼大學開始以示威、抗爭和激烈辯論聞名全國。60年代後期，關於開辦馬克思主義和女權主義課程的辯論引發了教授離席抗議、學生示威遊行和大規模鬥毆。其他主要抗爭議題包括越南戰爭、種族和解，以及由圖書館罰款引發的關於學生參與治校決策的問題。