作為我國著名的建築學家，梁思成與周恩來總理的交往可追溯到抗戰時期。當時，正在四川進行古建築研究工作的梁思成陪夫人林徽因到重慶看病，住在中央研究院宿舍。一天，一位年輕女子找到梁思成，自我介紹說叫龔澎，是共產黨員，並說，我們共產黨願意結識一些學者，了解你們的情況，聽聽你的看法。龔澎文雅漂亮，又能說流利的英語，給梁思成留下了良好而深刻的印象。解放後的一天，梁思成在頤和園遇到了已是外交官的龔澎，兩人談起當年在重慶的見麵，龔澎告訴他，其實那一次是周恩來從美國著名漢學家費正清的夫人費慰梅處得知梁思成的情況，特意派她去看望他的。
建國後，梁思成擔任了北京市都市計劃委員會副主任。當時中央領導人常常就建築問題向他谘詢，他也積極地獻計獻策。1950年4月10日和1951年8月15日、28日，梁思成曾3次寫信給周恩來總理，就中央人民政府行政中心區位置、長安街規劃以及建設工作的計劃性問題直率地提出自己的意見和建議。
梁思成對古建築的保護尤其傾注了心血。早在1945年日寇投降前夕，為了抗日軍隊準備大規模反攻的需要，梁思成花兩個月的時間，用中英文編寫出一份淪陷區文物建築名單及簡介，托人轉交給當時在重慶的中共代表周恩來。20世紀50年代初，十三陵楠木大殿遭雷擊，梁思成當即趕到勘察。當天晚上，他恰好出席周總理召開的一個會議，及時報告了有關情況，建議在古建築上安避雷針。不久，周總理親自指示國務院發出了有關通知，從此結束了雷火對古建築的威脅。
1950年，梁思成主持設計國徽圖案，又受到周總理的親切指導和肯定。當時以梁思成為主任的清華營建係和中央美院分別設計出不同的方案，6月的一天，政協國徽審查組進行最後一次討論，專家、學者們各抒己見。正當大家議論紛紛時，周恩來總理來到了會場，他認真聽取不同意見後，注意到著名科學家李四光一直沉默不言，就問道：“李先生，你看怎樣？”李四光用手指著清華的圖案回答：“我看這個氣魄大，有中國特色。”周總理又看了一眼兩個圖案，隨即說：“那麼好吧，就這樣決定了吧。”接著，他又問：“清華的梁思成來了沒有？”張奚若回答：“梁思成今天因病請假，派了助教來。”於是，總理又把清華教師朱暢中等叫到圖案前，指著圖案上的稻穗說：“能不能向上挺拔一些？”第二天清晨，梁思成就帶病與同事們一起，認真研究了總理的指示，對一些細節又進行了修改。負責國徽主體浮雕製作任務的高莊副教授後來深有感觸地說，總理有關“向上挺拔”的指示，是國徽設計成功的核心，否則，便不可能表現出時代的精神麵貌。當年6月23日，全國政協一屆二次會議在毛澤東主席主持下，通過了由梁思成主持設計、周恩來總理充分肯定的中華人民共和國國徽。
梁思成為新中國的建設做出了貢獻，而他自己也在這些工作中受到教育，受到鼓舞，並逐步萌發了希望加入中國共產黨的願望。他說：“我覺得，我一步步地更接近了黨，一步步地感到不斷增加的溫暖和增強著的力量”。“這溫暖和力量給了我新的生命……準備著把一切獻給您，給我們偉大的黨和可愛的祖國。”1956年2月6日，正在出席全國政協二屆二次會議的梁思成懷著激動的心情給毛主席寫了一封長達3頁的信，表達了要求入黨的請求，並托周總理轉呈毛主席。周恩來總理收到信的當天，就在一張中華人民共和國國務院便箋上用毛筆寫道：“梁思成要求入黨的信，即送主席閱。”毛澤東主席讀信後，於2月24日批示：“劉少奇、彭真閱，我覺得可以吸收梁思成入黨。交北京市委酌處。”劉少奇閱圈後，彭真也作了相應批示。按照組織程序，經基層黨支部討論並報上級黨委批準，梁思成1959年1月光榮地加入了中國共產黨。
文革中，梁思成受到錯誤批判，被定為“反動學術權威”。但周總理仍然關心著他，曾指示要解決好他的住房，照顧好他的生活等。1971年，梁思成被恢複黨籍。1972年1月9日，70歲的梁思成不幸病逝。周恩來總理親自審定梁思成的悼詞，肯定梁思成“擁護中國共產黨，擁護社會主義，努力從事教育事業，對我國的建築科學做了有益的工作”。