หลังนายทวี บุณยเกตุ ออกจากโรงเรียนราชวิทยาลัยแล้วบิดาของท่านได้ส่งไปศึกษาวิชาต่อ ณ ประเทศอังกฤษ ตามรายงานของผู้ดูแลนักเรียนไทยปรากฏว่า นายทวี บุณยเกตุ ประสงค์จะเรียนวิชาวิศวกรรมเหมืองแร่ ในชั้นแรกระหว่าง พ.ศ. 2464 ถึง 2466 เรียนวิชาสามัญที่โรงเรียนอองการ แกรมมาร์ (Ongar Grammar School) ซึ่งเป็นโรงเรียนแบบ Public School ในมณฑลเอสเซ็ก (Essex) ซึ่งตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือใกล้กรุงลอนดอน ก่อนย้ายไปศึกษาที่วิทยาลัยคิงส์ในกรุงลอนดอน พระยาภรตราชาซึ่งเป็นผู้ดูแลนักเรียนรัฐบาลไทยประจําประเทศอังกฤษในเวลานั้นได้เขียนชมเชยนายทวี บุณยเกตุ ไว้เป็นรายงานประจําปี 2466 ว่า 

“... ที่วิทยาลัยคิงส์เขาเรียนได้ผลอย่างงดงามและข้าพเจ้าพอใจ เป็นพิเศษ ที่พบว่าเขามีความรู้ภาษาอังกฤษและฝรั่งเศส อย่างถูกต้องมาก พร้อมกับมีความถนัดทางภาษาอย่างเห็นได้ชัด ข้อสอบของภาษาทั้งสองนี้ในชั้นแมตริคิวเรชั่นแห่งมหาวิทยาลัยลอนดอนยากมาก และการที่เขาเข้าใจวิชาดังกล่าวจะเป็นสมบัติอันมีค่ายิ่งแก่เขาเมื่อเวลาสอบมาถึง นายทวี บุณยเกตุ เล่นกีฬาต่าง ๆ ของโรงเรียนอย่างเต็มที่ และได้แสดงว่าเด่นในกีฬาฟุตบอล โดยเฉพาะ เขาเล่นกีฬานี้อย่างฉลาดและหนัก และรู้สึกว่าจะต้องระมัดระวังให้ตรงไปตรงมาและใช้ทั้งสมองและเท้าให้เป็นประโยชน์แก่ฝ่ายเขา เขามีอุปนิสัยเป็นคนตรง และได้ทําตัวเองให้เป็นที่ น่ารักแก่บรรดาผู้ที่รู้จักเขา ...”

เดือนตุลาคม พ.ศ. 2467 ท่านย้ายไปศึกษาที่วิทยาลัยกวดวิชา เมืองแมนเซสเตอร์ (Manchester Tutorial College) เพื่อเรียนวิชาภาษา อังกฤษ ฟิสิกส์ และกลศาสตร์ให้ได้ผลดียิ่งขึ้น ต่อมา พ.ศ. 2469 นายทวี บุณยเกตุ ได้ย้ายไปศึกษาวิชาวิชาเกษตรกรรม ณ ประเทศฝรั่งเศส ระหว่าง  พ.ศ. 2469 ถึง 2471 เป็นนักศึกษา ณ วิทยาลัยเกษตร กรรมและการปลูกองุ่น ชั้นสูงแห่งเมืองอังแยร์ (Ecole Suprieure d Agriculture et de Viticulture d' Anger) และสอบได้ประกาศนียบัตรวิชาเกษตรกรรม เมื่อ พ.ศ. 2471 เมื่อสำเร็จการศึกษาแล้ว นายทวี บุณยเกตุ ได้เดินทางกลับเมืองไทย