中國土力學的開拓者
上世紀30年代，國際上對土力學的研究還剛剛開始。茅以升在錢塘江大橋施工中遇到樁打不下和沉井下沉、發生歪斜等現象，經過對錢塘江流沙的研究，他感到土力學是當前迫切需要研究的課題，立即開始刻苦鑽研，很快掌握了這門新興學科。他對庫倫土壓力經典理論中所存在的問題有獨到的見解，經常與國際土力學及基礎工程學會的創始人太沙基教授通信討論研究。1938年至1941年間，他在唐山工學院開課講授，是我國第一個講授土力學課的人。同時向全校師生做“Stresses on Retaining Wall”等學術報告。1940年，茅以升請中國工程師學會設“石渠獎金”，專獎研究土力學的優秀會員。1948年，他在上海發起“中國土力學及基礎工程學會”。中華人民共和國建立後，基本建設工作全麵鋪開，麵臨許多複雜的地基基礎問題，急需土力學與基礎工程方麵的人才與技術。這時，茅以升認為應盡一切努力普及並提高土力學知識，他於1952年在中國土木工程學會組織成立了土力學小組，舉辦土力學學術交流和普及講座。在他的倡儀下，這種土力學學術活動逐漸傳播到天津、上海、南京各地。1957年，茅以升主持成立了全國土力學及基礎工程學術委員會，並成為國際土協的團體會員。同年，他代表我國土力學學會參加了在倫敦舉行的第四屆國際土力學及基礎工程學術會議，為我國土力學界在國際上取得了應有的地位。幾十年來，我國土力學與基礎工程科學技術已有顯著的提高與發展，這一切與茅以升的長期領導和關懷是分不開的，他對我國這一科學技術的開拓、發展有著不可磨滅的功績。
鐵道科技事業的開拓者
1950年，茅以升被任命為鐵道技術研究所（後改為研究院）所長時，全所隻有60人，4個研究組，隻能從事一些試驗工作。他不計較單位大小，職位高低，他考慮的是，要發展鐵路運輸事業，必須發展鐵道科學技術，鐵道科學是一門內容極其複雜而理論又比較高深的綜合性的“技術科學”，這是一個需要開拓和發展的領域。他一方麵親自主持院務工作，另一方麵以研究院為基地，研究科學管理、科研方針，中國鐵路建設與鐵路科研的關係，進一步發展他的教育、生產、科研相結合的思想。這一期間，他結合在科研管理上遇到的問題，先後發表了20多篇論文和文章，如《科學研究的組織和體製問題》、《我國鐵路科學研究的遠景》等，闡述了科學與生產之間的關係，基礎科學、技術科學（應用科學）、生產技術之間的關係。他認為在基礎科學與生產專業之間，技術科學是橋梁，產業部門的研究機構的任務是使技術經驗理論化，學科理論實用化。生產技術是技術科學的實踐，實驗技術則是基礎科學與技術科學的實踐。對生產而言，實驗技術是生產技術的前導，有時生產技術亦有實驗技術的性質，這就是“中間工廠”中的生產，指出生產技術需要綜合技術科學中各學科的綜合理論。
首先，他肯定了鐵道科學研究院主要從事技術科學研究，他明確提出：“鐵道科研工作當然應該為鐵道運輸服務，也就是在提高鐵路運輸效率的要求上，負有解決技術問題的主要責任”。他針對鐵路專業技術綜合性的特點，強調鐵道科學研究院也要辦成鐵路專業齊全的綜合性研究機構。
茅以升的辦院思想，始終貫穿著理論結合實際，科研為生產服務這一條紅線。他參加主持製訂的1956、1963、1977年鐵道科學研究工作遠景規劃，都是針對運輸生產建設的技術關鍵，選定鐵路發展中的重大、綜合、長遠、理論方麵的課題，引進、消化國外先進技術，解決實現鐵路現代化的各種科學技術問題。
1956年，在編製鐵道科技發展規劃時，他站在全路科技發展的高度，強調要把鐵道係統中的全部科學力量組成全國性的分門分類大小成套的科學工作網，把鐵道科學研究院作為整個鐵道科研力量，作為全國科研工作網的一個組成部分和核心來考慮。