钱学森回到祖国后，受到了党和政府无微不至的关怀和高度的重视。一种盼望新中国早日强大起来的愿望，促使他上书周总理，提出了发展中国导弹技术的规划设想。

　1956年4月，由周恩来总理主持，在解放军总参谋部的大楼里，召开了一次不寻常的中央军委会议。会议的中心议题是，由钱学森介绍在我国发展导弹技术的规划设想。望着那么多共和国最高军事领导人的亲切目光，一种神圣的使命感，在他心中油然而生。

　1956年10月8日，我国第一个导弹研究机构宣告成立，钱学森任研究院院长。从此，在周总理、聂荣臻元帅的直接领导下，钱学森开始了作为新中国火箭、导弹和航天事业技术领导人的生涯。这一天，秋日明丽，秋风怡人。精神抖擞的钱学森面对156名大学毕业生首次主讲《导弹概论》课。能够亲自培养我国搞导弹的专门技术人才，这是钱学森多年的梦想。今天，梦想成真，他怎么能不激动、不自豪呢？若干年后，这批受训的大学生，将成为我国火箭、导弹与航天技术队伍的骨干。

　1960年11月5日，我国第一枚国产近程导弹发射成功。这是我国军事装备史上一个重要的转折点。

　科学研究的道路并不平坦。1962年3月，我国自行设计的一种中近程导弹起飞不久就掉在发射阵地前300米处，把地面炸了一个大坑。

　钱学森深入到控制系统第一钱，与同志们一起寻找失败原因，改进方案。1964年6月29日，我国第一颗自行设计的中近程导弹进行飞行试验获得成功。1966年10月27日，遵照周恩来总理“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的指示，钱学森协助聂帅，直接领导了用中近程导弹运载原子弹的“两弹结合”飞行试验，导弹飞行正常，原子弹在预定的距离和高度实现核爆炸。从第一颗原子弹爆炸到第一枚导弹核武器研制成功，美国用了13年，我国仅用了两年多的时间。这一成功震惊了世界。

　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。1965年4月29日，国防科委在邀请钱学森等专家充分研究论证的基础上，向中央专门委员会提出了在1970年或1971年发射我国第一颗人造地球卫星的规划设想。中央专门委员会原则批准了这个规划方案。在实施人造卫星研制计划中钱学森在许多关键技术问题的解决上贡献了智慧。在“文化大革命”期间，“长征一号”试车无法进行。钱学森协助周总理，为领导人造卫星研制计划的正常进行，发挥了特殊的作用，

　“长征一号”在1969年8月22日试车成功。1970年，在周恩来总理的直接关怀下，钱学森等一批专家在卫星发射基地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173千克的我国第一颗人造卫星发射成功，《东方红》乐曲响彻全球。

　钱学森对科学技术的重大贡献是多方面的，截至目前，已发表专着7部、论文300余篇。他以总体、动力、制导、气动力，结构、计算机、质量控制等领域的丰富知识，为组织领导新中国火箭、导弹和航天器的研究发展工作发挥了巨大作用，对中国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了卓越贡献。

　1979年钱学森的母校加州理工学院授予他“杰出校友”的称号。1986年6月南加州华人科学家工程师协会给他授奖。1989年国际技术与技术交流大会授予钱学森“威拉德W·F·小罗克韦尔奖章”、“世界级科学与工程名人”和“国际理工研究所名誉成员”的称号。在国内，他更是受到中央嘉奖和人民敬重的杰出科学家，被誉为“中国原子弹之父”。