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早在１９５３年，钱学森就研究了星际航行理论的可行性。１９５８年，中国科学院成立以钱学森为组长、赵九章和卫一清为副组长的领导小组，负责筹建人造卫星、运载火箭以及卫星探测仪器和空间物理的设计、研究机构。１９６１年６月，在钱学森、赵九章等的倡导下，中国科学院开始举办了持续１２次的星际航行座谈会，钱学森在第一次座谈会上发表了题为《今天苏联及美国星际航行火箭动力及其展望》的讲演。１９６３年，中国科学院成立了由竺可桢、裴丽生、钱学森、赵九章领导的星际航行委员会，负责组织制订星际航行发展规划，安排预先研究课题。１９６５年１月８日，钱学森正式向国家提出报告，建议早日制订我国人造卫星的研究计划并列入国家任务。钱学森指出：“自从苏联在１９５７年１０月４日发射第一颗人造地球卫星以来，中国科学院及原第五研究院对这项新技术就有些考虑，但未作为研制任务。现在看来，人造卫星有以下几种已经明确的用途：测地卫星、通讯及广播卫星、预警卫星、气象卫星、导航卫星、侦察卫星。重量更大的载人卫星在国际上的应用，现在虽然还不十分明确，也得有所准备。现在我国弹道式导弹已有一定的基础，现有型号进一步发展，即能发射１００公斤左右重量的仪器卫星。这些工作是复杂艰巨的，必须及早开展有关的研究、研制工作，才能到时拿出东西。因此建议国家早日制订我国人造卫星的研究计划，列入国家任务，促进这项重大的国防科学技术的发展。”聂荣臻元帅很重视钱学森的建议，指出：“只要力量上有可能，就要积极去搞。”１９６５年４月２９日，国防科委向中央专门委员会报告了邀请张劲夫、钱学森、孙俊人及国家科委、国防工办专业局的负责同志和专家进行研究的结果，提出了在１９７０年或１９７１年发射我国重量为１００公斤左右的第一颗人造地球卫星的设想。中央专门委员会于１９６５年５月４日、５日召开的第１２次会议和８月９日、１０日召开的第１３次会议，原则批准了我国第一颗人造卫星的规划方案，以及争取在１９７０年左右发射我国第一颗人造卫星的设想。钱学森为解决人造卫星研制中的许多关键技术问题贡献了智慧。譬如，在１９６６年６月下旬，第一颗人造卫星的运载火箭“长征一号”，为解决滑行段喷管控制问题而进行的滑行段晃动半实物仿真试验，出现了晃动幅值达几十米的异常现象。钱学森亲临现场，在讨论中认定：此现象在近于失重状态下产生，原晃动模型已不成立，此时流体已呈粉末状态，晃动力很小，不影响飞行。后来多次飞行试验证明，这个结论是正确的。在“文化大革命”的日子里，钱学森协助周恩来总理，为领导人造卫星研制计划的正常进行，发挥了特殊的作用，譬如，由于“文化大革命”，“长征一号”运载火箭试车无法进行，１９６９年７月１７日、１８日、１９日和２５日，周恩来总理连续４次召开会议，解决二级和三级地面试车问题，委派钱学森协同七机部军管会副主任杨国宇全权处理有关试车事宜，从而得以在８月２２日取得试车成功。１９７０年，在周恩来总理的直接关怀下，钱学森、李福泽、杨国宇、任新民、戚发韧等在酒泉卫星发射场组织实施了第一颗人造卫星的发射工作。１９７０年４月２４日，重量为１７３公斤的我国第一颗人造卫星发射成功。钱学森和发射基地的领导人及试验队的代表在现场发表了热情洋溢的讲话。“五一”国际劳动节晚上，毛泽东主席、周恩来总理在天安门城楼上接见了钱学森、任新民等参加第一颗卫星工程研制的代表。这颗卫星向全世界播送的《东方红》乐曲，宣告了新中国迎来了航天时代的黎明。
钱学森（五）
周恩来总理和聂荣臻元帅是钱学森最崇敬的我国科技事业领导人。他说过：“按照我的体会，周总理、聂老总就是把他们过去在解放战争中组织大规模作战的那套办法，有效地用到科技工作中来，把成千上万的科技大军组织起来了。”
钱学森１９６５年２月１５日任第七机械工业部副部长，１９６８年兼任中国空间研究院第一任院长，１９７０年６月１２日任国防科学技术委员会副主任，１９８２年任国防科学技术工业委员会科学技术委员会副主任（１９８７年７月任高级顾问）。钱学森是中国共产党第九、第十、第十一、第十二届全国代表大会代表和中央委员会候补委员。
１９７９年，钱学森荣获加州理工学院“杰出校友奖”（ＴｈｅＤｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ ＡｌｕｍｎｉＡ Ｗａｒｄ）。
１９８５年，钱学森因对我国战略导弹技术的贡献，作为第一获奖人和屠守锷、姚桐斌、郝复俭，梁思礼、庄逢甘、李绪鄂等获全国科技进步特等奖。
１９８６年４月１１日，中国人民政治协商会议六届四次全国委员会增选钱学森为副主席。两个月后，中国科协第三次全国代表大会在１９８６年６月２７日一致选举钱学森为中国科协主席。
１９８９年６月２９日，在美国纽约召开的１９８９年国际技术与技术交流大会授予钱学森“威拉德Ｗ．Ｆ．小罗克韦尔（Ｒｏｃｋｗｅｌｌ，Ｊｒ．）奖章”和“世界级科学与工程名人”、“国际理工研究所名誉成员”的称号，表彰他对火箭导弹技术、航天技术和系统工程理论作出的重大开拓性贡献，称他“作为加州理工学院学生时，冯？卡门教授就因他在喷气推进和超声速飞机设计方面的才智而对他特别宠爱。在有关火箭设计的研究工作中，为发展喷气推进，他引入了钱学森公式。钱学森长期担任中国先驱的火箭和航天计划的技术领导人。他对航天技术、系统科学和系统工程做出了巨大的和开拓性的贡献。”
开创性的科学贡献
钱学森共发表专著７部、论文３００余篇。以下将其主要贡献作一概述。
应用力学
钱学森在应用力学的几个领域都做过开拓性的工作。
空气动力学方面
在２０年代末期，力学工作者对飞机机翼理论的阐明和对流体物体在表面产生的摩擦阻力的理解，导致了流线型单翼飞机的设计概念的形成，推动了当时航空技术的发展。到３０年代中期，终于因全金属薄壳结构的出现而变成事实，完成了飞机设计中的一次革命。后来飞机的速度逐渐增加了，出现的问题是采用老式气动力设计的飞机飞到接近声速时产生冲击波，飞机的阻力很快加大。于是出现一种不正确的说法，即声速就是“声障”，是突不破的。３０年代开始大力发展的气动力学，或者叫可压缩流体力学，陆续产生了后掠翼概念、有效等截面概念、超临界翼概念，以及计算发动机功率要求的方法。这就为跨过声速的飞行奠定了理论基础，指出了发展超声速航空器的方向。航空技术的这一进展，是通过整整一代理论科学家和实践工程师的思考和奋斗而取得的。钱学森对空气动力学的贡献，就是在这样的历史背景下作出的。比较突出的贡献有： １．１９３８年，钱学森与冯？卡门合作进行的可压缩流动边界层研究，揭示了即使一个运动的热体与外界冷空气在某一飞行马赫数时有相当的温度差，对物体的冷却仍逆变为加热。这是由于空气受压缩，温度升高和边界层传热率增加的结果。钱学森和冯？卡门给出了发生这种逆变的马赫数计算公式。他们当时在考虑此问题时，还只有理论上的兴趣，后来证明，这显然是一个实际问题。例如，垂直起飞火箭就与它有关。 ２．在３０年代末，这一研究有实际意义：当时试验飞机模型的风洞风速一般都不高，与声速比即马赫数不到０．２，不能测定飞机在高马赫数飞行时表面受到的压力，因此极需一个从低马赫数风洞实验结果修正到高马赫数的方法。计算压缩性影响的第一个近似理论，是由Ｌ．普朗特（Ｐｒａｎｄｔｌ）和Ｈ．葛劳渥（Ｇｌａｕｅｒｔ）提出的，该理论基于扰动很小的假设，在亚声速情况能导出一种适用于估算压缩性影响的简单修正法，但不够完善。钱学森在１９３９年发表了关于可压缩流体二维亚声速流动的研究结果，冯？卡门在１９４１年发表了关于空气动力学中压缩效应的研究成果。他们对翼上的压缩作用，共同提出了一个更普遍一些的修正，不用扰动很小这一假设，而是基于经过他们修正的流动方程的另一种线性化，使它能应用于高速流动，特别是应用于计算作用在翼型上的诸力。卡门－钱学森方法能给出某一速度范围内的满意结果。 3．钱学森与郭永怀合作，最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。他们发现，对某一给定外形，在均匀的可压缩理想气体来流中，当来流马赫数达到一定值时，物体附近的最大流速达到局部声速，这时的来流马赫数即为下临界马赫数；当来流马赫数再高时，物体附近出现超声速流场，这时数学解仍然存在，但当来流马赫数再增加时，数学解突然不可能，即没有连续解，这就是上临界马赫数。所以真正有实际意义的是上临界马赫数，而不是以前大家所注意的下临界马赫数，这是一个重大发现。
固体力学方面
早年薄壳结构理论有一个谜，如圆柱形薄壳受轴向负载时，其理论失稳值远大于实测数，差３至４倍。为解决这个问题，从１９４０年开始，钱学森与冯？卡门合作，对飞机金属薄壳结构非线性屈曲理论的研究取得了一系列成果，包括外部压力所产生的球壳的屈曲，结构的曲率对于屈曲特性的影响，受轴向压缩的柱面薄壳的屈曲，有侧向非线性支撑的柱子的屈曲，以及曲度对薄壳屈曲载荷的影响等。结果说明过去理论的缺点在于忽视了大挠度非线性影响。
钱学森（六）
喷气推进与航天技术加州理工学院古根海姆航空实验室的火箭研究，是马林纳、钱学森和其他热心于火箭的人于３０年代后期开始的。实验装置起初安置在古根海姆大楼里，后来需要大一点、偏僻一点的地方，于是就移到帕萨迪纳北边的阿洛约？塞科，最后成为加州理工学院著名的喷气推进实验室（ＪＰＬ）。在古根海姆航空实验