為了國家的需要是錢偉長棄文從理的原因，也是他留洋求學的初衷。1940年1月，他考取了中英庚款會的公費留學生，赴加拿大多倫多大學留學。出發前，四叔錢穆特地從蘇州趕來上海，為他送行，錢偉長告訴錢穆，出國絕不是為了自己，為了家庭，而是想走科學救國的道路。
和錢偉長一起出國留學的學生，和他有著相同的想法，錢偉長後來回憶說，當時大家在甲板上都立下誓言，凡是每人出去所學的那門學科，回國後國家就不用再派人去留學了。
為國家學習的動力激勵著錢偉長，入校第一天他就定下了自己的研究計劃。因為他和導師辛吉不約而同地研究同一個課題，於是他們立即合作，僅用了五十天的時間，就完成了論文《彈性板殼的內稟理論》。這篇論文被收錄在世界導彈之父——馮卡門的六十歲祝壽文集裏。那部文集裏，也收錄了愛因斯坦的論文，錢偉長一舉成名。
兩年後，取得博士學位的錢偉長受馮卡門邀請，到美國的加州理工大學作博士後研究。之後，他又進入美國著名的噴氣推進研究室工作，參加火箭和導彈試驗。工作和生活條件都十分優越。
不過，當錢偉長聽說中國取得抗日戰爭勝利之後，立即決定回國。1946年，錢偉長回到清華大學，擔任機械係的教授。同時他還在其他三所大學裏兼職任教，幾乎包下了這些學校物理係中所有的基礎課程。
那個時候，教師的日子非常清苦，生下兩個孩子之後，錢偉長不得不靠向同事借錢度日。1948年，他一度在當時尚未回國的錢學森的建議下萌生了舉家移居美國的念頭，他工作過的美國噴氣推進研究所一直期望他回去。
最終，錢偉長沒有離開。
在之後一直到1949年的歲月裏，錢偉長參與創建北京大學力學係——開創了我國大學裏第一個力學專業；出版中國第一本《彈性力學》專著，開設了我國第一個力學研究班和力學師資培養班，該班學員，日後大多成為了中國從事力學研究科學的領軍人物。錢偉長稱為中國近代“力學之父”，“應用數學之父”，便發端於此。
世界上年紀最大的校長
1957年1月，錢偉長在《人民日報》上發表了《高等工業學校的培養目標問題》一文，對當時清華大學照搬蘇聯模式的教學思想提出了意見。
因為堅持自己在教育上的看法，1957年6月他被打成“右派”，兩個孩子受到牽連，沒能上大學。
雖然因為毛主席的一句話，錢偉長保留了教授資格，但他也失去了上講台授課的資格。他被派去掃地。1968年，已經55歲的他還被分配到首都特鋼做了一名爐前工。
1983年，已經71歲的錢偉長被鄧小平特批任命為上海工業大學的校長，而且是一紙終身的任命。後來，上海工業大學合並了四所大學，成了現在的上海大學，因此，錢偉長直到去世，都是上海大學的校長，成為世界上年紀最大的校長。
在上海工業大學，錢偉長提出了“拆除四堵牆”的教育理論，即：學校與社會之間的牆、教學與科研之間的牆、各學院與各專業之間的牆、教與學之間的牆。
他認為學校必須適應社會的變化，為社會服務，並且要和社會結合起來辦教育。教育是否成功，要看畢業生是否受社會歡迎，學到的知識是否有用。
在上海大學，錢偉長進行了一係列大刀闊斧的教育改革：1992年，上海工大率先實行學分製，此後，還引入了導師製；1993年，上海工大成為全國第一家入學收費的高校；上海大學實行短學期製，每年三個學期，每學期10周講課，2周考試，半星期休息，暑期為13周……
到了1996年，曾經被上海人稱為四等大學的上海大學，已經成為全國百所重點建設的高校之一，同時教學質量也有了很大的提高，在2007年全國三十多所高校的本科教學評優中，上海大學名列第一。
在上海，錢偉長沒買房子也不領工資，但他很開心，也非常忙碌，因為直到他晚年歲月的最後二十多年，終於有機會實現著自己的夢想，為了國家需要做些事情。