1956年初，錢學森向中共中央、國務院提出《建立我國國防航空工業(yè)的意見書》。同時，錢學森組建中國第一個火箭、導彈研究所——國防部第五研究院并擔任首任院長。他主持完成了“噴氣和火箭技術的建立”規(guī)劃，參與了近程導彈、中近程導彈和中國第一顆人造地球衛(wèi)星的研制，直接領導了用中近程導彈運載原子彈“兩彈結合”試驗，參與制定了中國近程導彈運載原子彈“兩彈結合”試驗，參與制定了中國第一個星際航空的發(fā)展規(guī)劃，發(fā)展建立了工程控制論和系統(tǒng)學等。在錢學森的努力帶領下，1964年10月16日中國第一顆原子彈爆炸成功，1967年6月17日中國第一顆氫彈空爆試驗成功，1970年4月24日中國第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。

錢學森在應用力學、物理力學、航天與噴氣、工程控制論、系統(tǒng)科學、系統(tǒng)工程、人體科學、思維科學等方面也有一定的研究。