美国人可没那么好放人，1950年6月，联邦调查局以 suspects of communism 抓了他，关在特米诺岛监狱15天，体重掉了30磅，折腾得挺惨。后来放了保释，但行踪受限制，每周都得去移民局报到，禁止离开洛杉矶县。律师耗了五年时间打官司，1951年移民局决定把他驱逐，但又一直没实施，监视他家里，生活处处受到限制。
钱学森可没闲着，1954年写出了《工程控制论》，这本书后来变成了系统工程的经典之作，对中国的工业发展起到了推动作用。那年中美在日内瓦开会，中方释出了11名美国飞行员，换他回国，美国总统艾森豪威尔也批了，到了1955年8月，移民局通知他可以离开。
经过三天的行李查验，拍了上万张照片，他于9月17日带着妻子和孩子登船离开，10月8日抵达香港，然后通过罗湖桥返乡，10月28日回到北京。回国时，国家一穷二白，他的月薪只有335元，远比不上美国五万美元的年薪，但他一点都不在意，立即投身到工作中。国家对他关照得很好，饮食由专人检验，比元帅待遇还要优越，这段经历经历了五年的软禁和拘留，最终换来了回国奉献的机会，也算值了。
回国之后，钱学森直接投身到国防科技的前线工作。1955年11月，他前往东北进行调研，建议优先发展导弹，而不是大飞机，这样给国家定下了明确的方向，避免科技发展走偏。1956年，他成立了国防部第五研究院，担任院长，带领团队从零开始，打造了中国第一个导弹研究机构。
那会儿没人见过导弹，钱学森亲自手把手教，带领大家组建了超过万人规模的队伍。1956年4月，军委开会专门谈导弹规划，周总理主持，他坚决支持，推动“喷气和火箭技术建立”这个方案。到1958年，毛泽东宣布搞卫星，钱学森被任命为领导小组的组长。
1960年，东风-1近程导弹成功发射，这也是中国第一枚导弹。随后，东风-2中程导弹在1964年成功试射，到了1966年，两弹结合实现了东风-2A携带原子弹的爆炸，标志着核导一体化的发展。1965年，他被任命为七机部的副部长，一年后，成立了空间技术研究院，他担任院长，推动研制东风-3中程导弹，射程达2500公里，采用可贮存的推进剂，全部依靠全惯性制导系统。
他早年就擅长风洞技术，1940年代曾在美国做过相关研究，提出过高速风洞的方案，回国后主导建造，逐渐在这个领域占据了中国的领先优势，目前中国的风洞技术远远甩开国际水平不少。到了1970年，东方红一号卫星上天时，他也参与了运载火箭的设计工作。
在20世纪40年代，提出了高超音速滑翔弹道的理论，后来被称作钱学森弹道。这种弹道让导弹轨迹变得不规则，即使在相同的动力条件下，也能提高突防的准确性，而传统的抛物线轨迹容易被拦截，这样的弹道方式几乎难以防御。
2019年东风-17的亮相，算是这套理论变成了现实，射程在1800到2500公里之间，速度达到10马赫，揪得各国心惊胆战。两弹一星工程里，它扮演着关键角色，提前两十年让中国的导弹核武器走在了前头，牢牢把握住了安全的“定海神针”。工程中的控制论应用也很广泛，帮助工业和科研迈上了新台阶，它的学生和带头人遍布中美两国的航天领域。
钱学森到了晚年也没休息，1979年拿了加州理工的杰出校友奖，1980年当了科协副主席，到了1986年升到了主席的位置，还在同一年成为全国政协副主席，一直到1998年才辞职。1991年，他被授予国家杰出贡献科学家称号，还获得了一级英雄模范奖章，1999年则摘得两弹一星的功勋奖章。
2006年，庆祝中国航天发展50周年，他获得了最高荣誉奖，国际上还有颗小行星以他的名字命名。2005年，提出了“钱学森之问”，引发了关于中国教育创新的深入讨论，影响了教育界的思考。2009年10月31日，他在北京去世，享年98岁。
追悼会定在11月6日于八宝山举行，胡锦涛、江泽民等领导都出席了。三军仪仗队抬着棺材，现场数十万民众前来缅怀，这样的规格实在罕见。其遗产不仅是导弹和卫星，还包括系统科学方法论，为国家决策提供指导；风洞和弹道技术让中国在高超音速领域走在前列。70年过去，东风系列导弹依然让一些国家感到压力山大，犹如芒刺在背。
钱学森的弹道技术，至今没法破解，美俄两家都头疼得很，只能用经济手段施加压力。他那股志气和骨气，远远超出了不少自以为是、自轻自贱的人，中国科技的巨大飞跃，都离不开他的功劳。回头想想，当年美国曾说抵五个师，现在看来，估计低估了他的实力。他把中国的脊梁支起至今，依然挺得笔直。
影响广泛，在航天和导弹领域里，中国保持着强国的地位，卫星发射频繁，科研成果接连不断。钱老的事迹，激励着一代又一代，科学报国的精神世代相传。
