馮·卡門抬頭仔細打量著這位儀表莊重、個子不高的年輕人，他提出幾個問題讓錢學森回答，錢學森稍加思索便異常準確地回答了他的所有提問。馮·卡門暗自讚許：這個中國人思維敏捷而又富於智慧。他高興地收下了這位學生。1945年初，錢學森成為以馮·卡門為團長的空軍科學谘詢團的成員。德國投降後，他隨該團的考察小組到歐洲考察航空和火箭技術。1947年初，36歲的錢學森成為麻省理工學院的正教授。在受監控期間，除教學外他仍未放棄學術研究，1953年發表了《從地球衛星軌道上起飛》，為低推力飛行力學奠定了基礎，並於1954年出版了《工程控製論》一書。1955年回國前他向馮·卡門告別時,馮·卡門激動地說：“你現在在學術上已超過了我!”
在馮·卡門領導下，錢學森還參與了為美國空軍提供火箭遠景發展規劃的製定工作。美國軍方在總結第二次世界大戰軍事技術工作時，對錢學森的評價是：為法西斯戰爭的勝利作出了“巨大的無法估價的貢獻”。錢學森被輿論稱為“幫助美國成為世界第一流軍事強國的科學家銀河中一顆明亮的星”，是“製定美國空軍由螺旋槳式向噴氣式飛機過渡，並最後向遨遊太空無人航天器過渡的長期規劃的關鍵人物”。在這種情況下，錢學森被加州理工學院提升為副教授，並兼任航空噴氣公司的技術顧問，美國海軍火炮研究所顧問。1947年2月，經馮·卡門的推薦，錢學森成了麻省理工學院的終身教授，時年36歲。
錢學森在美國奮鬥12年，功成名就，聲譽遠播，但豐厚的生活待遇、優越的科研條件並沒有留住他的心。新中國成立後，錢學森決定回國，其實，早在交大讀書時，他就與同學戴中孚說過：“現在中國政局混亂，我要到美國學技術，學成之後一定回來為祖國效力。”
當中華人民共和國宣告誕生的消息傳到美國後，錢學森和夫人蔣英按捺不住內心的喜悅，商量著早日趕回祖國，為自己的國家效力。此時的美國，以麥卡錫為首對共產黨人實行全麵追查，並在全美國掀起了一股驅使雇員效忠美國政府的歇斯底裏狂熱。錢學森因被懷疑為共產黨人和拒絕揭發朋友，被美國軍事部門突然吊銷了參加機密研究的證書。這使他非常氣憤。錢學森以此作為要求回國的理由。然而，錢學森萬萬沒想到，他的回國意願竟釀成毛主席接見錢學森了一場劫難！美國海軍部次長惡狠狠地說：“他知道所有美國導彈工程的核心機密，一個錢學森抵得上5個海軍陸戰師，我寧可把這個家夥槍斃了，也不能放他回紅色中國去！”
從此，美國對他的政治迫害接踵而至。移民局抄了他的家，在特米那島上將他拘留14天，直到收到加州理工學院送去的15萬美金巨額保釋金後才釋放了他。後來，海關又沒收了他的行李，包括800公斤書籍和筆記本。他們硬說裏麵有機密材料。其實，在打包之前，錢學森已叫他們檢查過。美國檢察官再次審查了他的所有材料後，證明他是光明磊落的。
錢學森在美國受迫害的消息很快傳到國內，新中國震驚了！國內科技界的朋友通過各種途徑聲援錢學森。黨中央對錢學森在美國的處境極為關心，中國政府公開發表聲明，譴責美國政府在違背本人意願的情況下監禁了錢學森。
經過錢學森的長期抗爭和中國政府高層領導的積極爭取，美國當局不得不批準了錢學森的回國申請。
1955年10月8日上午，錢學森終於踏上了羅湖橋頭，回到了祖國的懷抱。
由於錢學森的回國效力，中國導彈、原子彈的發射至少向前推進了20年。
1991年10月16日，黨和國家鑒於錢學森全心全意為人民服務以及他對中國科技發展的傑出貢獻和對國防事業的偉大成就，特授予他“國家傑出貢獻科學家”稱號和一級英模獎章。黨和國家最高領導人特意為一位科學家舉行授獎儀式，這在共和國的曆史上還是首次。
晚年的錢學森被選為中國科學技術協會主席，肩負起了領導全國各自然科學學會的協作、協調工作，繼續推動著中國科技總體水平的不斷提高。
2009年10月31日，錢學森在北京逝世，享年98歲。
此生此世再不去美國
錢學森1955年離開美國後再也沒有回去過。錢學森對美國朋友和科學同行十分友好，並保持著聯係，但他堅持隻要美國政府不對當年“驅逐”他出境正式道歉，他今生今世絕不再去美國。
先當院長後當副院長
在錢學森的履曆介紹上常有“任國防部五院副院長、院長”的字樣，可實際上錢學森是先當的院長，後當的副院長。這是為什麼？當年45歲的錢院長雖然精力充沛，但他既要為中國的導彈事業舉辦“掃盲班”，又要帶領大家進行技術攻關，還要為研究院一大家人的柴米油鹽操心。有時研究院的報告和幼兒園的報告會一同等待他批示。他說，我哪懂幼兒園的事呀？為此他給聶帥寫信，要求“退”下來改正為副，專心致力於科學研究和技術攻關，上級同意了他的要求。
錢學森說行我就批
60年代初，一次導彈發射試驗在即，可是天公不作美，到底能打不能打，試驗基地司令員、參謀長和錢學森的意見發生了分歧。按當時的規定，每次發射報告上必須有三人同意的簽字，然後再報請聶榮臻元帥批準。可是司令員、參謀長說不能打，而錢學森說能打，形成了2∶1的局麵，機關隻好把隻有錢學森一個人簽字的報告送給了聶帥。沒想到，聶帥很爽快地批準發射，並說要是隻有那兩位簽字而沒有錢院長的簽字，我倒不敢批了。結果，這一發導彈還真的打成了。