但這時正值麥卡錫主義橫行，美國全國掀起一股要雇員們效忠政府的歇斯底里狂熱。幾乎每天都發(fā)生對大學(xué)和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行審查或威脅性審查的事件。加州理工學(xué)院也被涉及，因威因鮑姆下獄，懷疑落到錢學(xué)森身上。１９５０年７月，美國政府決定取消錢學(xué)森參加機(jī)密研究的資格，理由是他與威因鮑姆有朋友關(guān)系，并指控錢學(xué)森是美國共產(chǎn)黨員，非法入境。錢學(xué)森這時立即決定以探親為名回國，準(zhǔn)備一去不返。但當(dāng)他一家將要出發(fā)的時候，錢學(xué)森被拘留起來，兩星期后雖在幾位美國同事好友的大力幫助下保釋出來，但繼續(xù)受到移民局根據(jù)麥卡錫法案進(jìn)行的迫害，行動處處受到移民局的限制和聯(lián)邦調(diào)查局特務(wù)的監(jiān)視，被滯留５年之久。１９５５年６月的一天，錢學(xué)森夫婦擺脫特務(wù)監(jiān)視，在一封寫在一張小香煙紙上寄給在比利時親戚的家書中，夾帶了給陳叔通先生的信，請求祖國幫助他早日回國。陳叔通先生收到這封信的當(dāng)天，就把它送到周恩來總理手里。１９５５年８月１日，中美大使級會談在日內(nèi)瓦開始，王炳南大使按照周總理的授意，以錢學(xué)森這封信為依據(jù)，與美方進(jìn)行交涉和斗爭，迫使美國政府不得不允許錢學(xué)森離美回國。８月５日，錢學(xué)森接到美國政府的通知，說他可以回國。但在乘坐美國郵船的歸途中，他仍被當(dāng)作犯人對待。

在１９５０年到１９５５年這一段爭取回國的時間里，錢學(xué)森因受到特務(wù)監(jiān)視，感到壓力很大，除了教書和做研究工作以外，學(xué)術(shù)活動和社會活動參加得很少，但仍未放棄學(xué)術(shù)研究。錢學(xué)森這個時期的主要開創(chuàng)性的研究成果是１９５４年在美國發(fā)表的《工程控制論》一書，及講授力學(xué)工作介質(zhì)物理性質(zhì)的理論 “物理力學(xué)”。當(dāng)錢學(xué)森在回國前夕同蔣英帶著幼兒錢永剛、幼女錢永真向他的老師告別時，馮·卡門充滿感情地說：“你現(xiàn)在學(xué)術(shù)上已經(jīng)超過我！”

就在美國政府迫害錢學(xué)森的５年中，加州理工學(xué)院的許多美國朋友安慰他，千方百計地給他解決困難，表示了真誠的友情，如Ｗ．Ｒ．西爾斯（Ｓｅａｒｓ）教授、Ｆ．馬布爾（Ｍａｒｂｌｅ）教授、Ｍ．米爾斯（Ｍ出ｓ）、登肯·蘭尼（Ｄｕｎｃａｎ Ｒａｎ－ｎｉｅ）等。

錢學(xué)森后來回顧在美國的經(jīng)歷時說：“我從１９３５年去美國，１９５５年回國，在美國待了２０年。２０年中，前３—４年是學(xué)習(xí)，后十幾年是工作，所有這一切都在做準(zhǔn)備，為了回到祖國后能為人民做點(diǎn)事。我在美國那么長時間，從來沒想過這一輩子要在那里待下去。我這么說是有根據(jù)的。因為在美國，一個人參加工作，總要把他的一部分收入存入保險公司，以備晚年退休之后用。在美國期間，有人好幾次問我存了保險金沒有，我說一塊美元也不存，他們感到很奇怪。其實沒什么奇怪的。因為我是中國人，根本不打算在美國住一輩子�！�

錢學(xué)森一家１９５５年１０月８日到達(dá)香港，同日過國境，回到了祖國。從香港上碼頭開始，通過與中國旅行社同志的接觸，感受到了祖國的溫暖。進(jìn)入國境，錢學(xué)森一家見到了科學(xué)院派來接他們的朱兆祥。黨和政府對他們的照顧無微不至。錢學(xué)森受到廣東省委書記陶鑄的接見并在廣州參觀。經(jīng)過上海、杭州，最后到了北京。不久，領(lǐng)導(dǎo)上安排錢學(xué)森到東北去參觀，看了農(nóng)村和工廠，特別是飛機(jī)廠等，飽覽了祖國欣欣向榮的景象。

１９５５年１１月，錢學(xué)森和錢偉長合作籌建中國科學(xué)院力學(xué)研究所。１９５６年１月５日，力學(xué)所正式成立，錢學(xué)森任第一任所長，直至７０年代后期。在錢學(xué)森倡議下，中國應(yīng)用與理論力學(xué)學(xué)會在１９５７年正式成立，錢學(xué)森被一致推舉為第一任理事長，以后又任中國力學(xué)學(xué)會第一任理事長。１９５８年任中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系主任，講授星際航行概論和物理力學(xué)。

１９５６年春，錢學(xué)森應(yīng)邀出席中國人民政治協(xié)商會議第二屆全國委員會第二次全體會議，并在會上發(fā)言。２月１日晚，毛澤東主席設(shè)宴招待全體委員，并特別安排錢學(xué)森同自己坐在一起，進(jìn)行了親切的談話。這是一個有意義的時刻，它表明了錢學(xué)森從１９５５年１０月８日回到祖國后，已全身心地投入一項新的事業(yè)——中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)。１９５９年經(jīng)杜潤生、楊剛毅介紹，錢學(xué)森加入了中國共產(chǎn)黨。

１９５７年，錢學(xué)森所著《工程控制論》獲中國科學(xué)院自然科學(xué)獎一等獎。在5月30日中國科學(xué)院第二次學(xué)部大會上，他被補(bǔ)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員。同年９月，國際自動控制聯(lián)合會（ＩＦＡＣ）成立大會推舉錢學(xué)森為第一屆ＩＦＡＣ理事會常務(wù)理事。１９６１年，在中國自動化學(xué)會成立大會上，全體代表一致推舉錢學(xué)森為首任理事長。

在４０年代試驗導(dǎo)彈的早期日子里，錢學(xué)森就意識到導(dǎo)彈日益增長著的重要性，需要一種他稱之為噴氣式武器部的新機(jī)構(gòu)，用新的軍事思想和方法專門進(jìn)行研究。新中國國防建設(shè)的需要，為他實現(xiàn)這一預(yù)見提供了歷史的機(jī)遇。在哈爾濱參觀中國人民解放軍軍事工程學(xué)院時，院長陳賡大將專程從北京趕回哈爾濱接見錢學(xué)森，他問錢學(xué)森的第一句話是：“中國人搞導(dǎo)彈行不行？”錢學(xué)森說：“外國人能干的，中國人為什么不能干？”陳賡大將說；“好！就要你這一句話。” 這次談話，決定了錢學(xué)森從事火箭、導(dǎo)彈和航天事業(yè)的生涯。１９５５年１２月２７日，萬毅根據(jù)彭德懷元帥的指示，詳細(xì)地聽取了錢學(xué)森關(guān)于如何發(fā)展我國火箭導(dǎo)彈技術(shù)的意見。１９５６年２月１７日，在周恩來總理的鼓勵下，作為一個剛剛回歸祖國不久的科學(xué)家，錢學(xué)森懷著對新中國國防事業(yè)強(qiáng)烈的責(zé)任感，給國務(wù)院寫了關(guān)于《建立我國國防航空工業(yè)的意見書》（當(dāng)時為保密起見，用“國防航空工業(yè)”這個詞來代表火箭、導(dǎo)彈和后來所稱的航空航天技術(shù)）�！兑庖姇�》指出：“健全的航空工業(yè)，除了制造工廠之外，還應(yīng)該有一個強(qiáng)大的為設(shè)計服務(wù)的研究及試驗單位，應(yīng)該有一個作長遠(yuǎn)及基本研究的單位。自然，這幾個部門應(yīng)該有一個統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的機(jī)構(gòu)，作全面規(guī)劃及安排的工作�！薄兑庖姇�》提出了我國“國防航空工業(yè)”的組織草案、發(fā)展計劃和具體步驟，并且開列了一張可以調(diào)來做高級技術(shù)工作的２１人名單，包括任新民、羅沛霖、梁守槃、胡海昌、莊逢甘、羅時鈞、林同驥等�！兑庖姇�》立即引起中央的重視，周恩來總理在１９５６年３月１４日親自主持會議研究，決定由周恩來總理、聶榮臻元帥和錢學(xué)森等籌備組建導(dǎo)彈航空科學(xué)研究的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)——航空工業(yè)委員會，委員會下設(shè)立：（１）設(shè)計機(jī)構(gòu)；（２）科學(xué)機(jī)構(gòu)；（３）生產(chǎn)機(jī)構(gòu)。１９５６年４月１３日，國務(wù)院成立了以聶榮臻元帥為主任的航空工業(yè)委員會（當(dāng)時對外不公開），錢學(xué)森被任命為委員。