两弹一星
1956年初，钱学森向中共中央、国务院提出《建立我国国防航空工业的意见书》。同时，钱学森组建中国第一个火箭、导弹研究所——国防部第五研究院并担任首任院长。他主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划，参与了近程导弹、中近程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制，直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验，参与制定了中国近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验，参与制定了中国第一个星际航空的发展规划，发展建立了工程控制论和系统学等。在钱学森的努力带领下，1964年10月16日中国第一颗原子弹爆炸成功，1967年6月17日中国第一颗氢弹空爆试验成功，1970年4月24日中国第一颗人造卫星发射成功。
应用力学
钱学森在力学的许多领域都做过开创性工作。他在空气动力学方面取得很多研究成果，最突出的是提出了跨声速流动相似律，并与卡门一起,最早提出高超声速流的概念，为飞机在早期克服热障、声障，提供了理论依据， 为空气动力学的发展奠定了重要的理论基础。高亚声速飞机设计中采用的公式是以卡门和钱学森名字命名的卡门-钱学森公式。此外，钱学森和卡门在30年代末还共 同提出了球壳和圆柱壳的新的非线性失稳理论。
钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性工作；与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究，揭示了这一领域的一些温度变化情况，创立了“卡门—钱近似”方程。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。
物理力学
钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究，是先驱性的工作。1953年，他正式提出物理力学概念，大大节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。1984年钱学森向苟清泉建议，把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。
航天与喷气
从40年代到60年代初期，钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念：在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置（JATO），使飞机跑道距离缩短；在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；在1953年研究了跨星际飞行理论的可能性；在1962年出版的《星际航行概论》中，提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具。 [40]
工程控制论
工程控制论在其形成过程中，把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。
系统科学
钱学森对系统科学最重要的贡献，是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。
其他
钱学森对系统工程、人体科学、思维科学等方面也有一定的研究。
1957年，获得中国科学院自然科学一等奖。
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在纽约给他授奖，他都没有去。
1991年10月，国务院、中央军委授予钱学森“国家杰出贡献科学家”荣誉称号和一级英雄模范奖章。
1995年5月，经中宣部批准及钱学森本人同意，西安交通大学将图书馆命名为钱学森图书馆，时任国家主席江泽民同志为之题写了馆名，这是中国第一所以在世科学家名字命名的图书馆，也是中国唯一一所经钱学森本人同意以钱学森命名的图书馆。该图书馆定位于科研教学的资源共享与钱学森事迹，文物展示于一体，并设置钱学森特色数据库。
1996年，钱学森在钱学森图书馆揭幕典礼上的书面发言中，深有感慨地说：从一定意义上讲，没有图书馆和资料馆，就没有今天的钱学森。
1999年，中共中央国务院、中央军委决定，授予钱学森“两弹一星功勋奖章”。
2001年，获霍英东奖金委员会颁发的第二届“霍英东杰出奖”（中国地区）。经国际小行星中心和国际小行星命名委员会审议批准，将中国科学院紫金山天文台发现的国际编号为3763号小行星，正式命名为“钱学森星”。
2006年，荣获“中国航天事业50年最高荣誉奖”。2007年，荣获“感动中国年度人物”。
2008年01月19日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛来到钱学森家中，亲切看望这位为中国科技事业作出杰出贡献的科学家，代表党中央向他表示衷心的祝福。2009年08月06日，国家总理温家宝看望了钱学森。
2009年3月28日，他被授予“世界因你而美丽——2008影响世界华人大奖”之“终身成就最高荣誉大奖”。中共中央组织部决定雷锋、焦裕禄、王进喜、史来贺和钱学森这五位作为解放50年来在群众中享有崇高威望的共产党员的优秀代表。
2009年11月13日，第二届中国绿色发展高层论坛授予钱学森“中国绿色贡献终身成就奖”。
钱学森在20世纪40年代就已经成为航空航天领域内最为杰出的代表人物之一，成为二十世纪众多学科领域的科学群星中极少数的巨星之一；钱学森也是为新中国的成长做出无可估量贡献的老一辈科学家团体之中，影响最大、功勋最为卓著的杰出代表人物，是新中国爱国留学归国人员中最具代表性的国家建设者，是新中国历史上伟大的人民科学家。
钱学森一生默默治学，但无论在什么时代，什么地方，他所选择的，既是一个科学家的最高职责，也是一个炎黄子孙的最高使命。他一生的经历和成就，在中国的国家史、华人的民族史和人类的世界史上，同时留下了耀眼的光芒，照亮了来路。作为中国航天事业的先行人，他不仅是知识的宝藏、科学的旗帜，而且是民族的脊梁、全球华人的典范，他向世界展示了华人的风采。
毛泽东评价：美国人把钱学森当成5个师，在我看来，对我们说来钱学森比5个师的力量大多啦。
美国海军次长丹金布尔评价：无论在哪里，钱学森都值五个师。
导师冯·卡门评价： 我们的朋友钱学森，是1945年我向美国空军科学顾问组推荐的专家之一。他是当时美国处于领导地位的第一流火箭专家，后来成了世界闻名的新闻人物。钱学森作为加州理工学院火箭小组的元老，曾在二次大战期间对美国火箭研究作出重大贡献。他是一个无可置疑的天才，他的工作大大促进了高速空气动力学和喷气推进科学的发展。他的这种天资是我不常遇到的。我发现他非常富有想象力，他具有天赋的数学才智。人们都这样说，似乎是我发现了钱学森，其实，是钱学森发现了我。
美国火箭专家克拉克评价：中共的归国学人当中，无人重要性能出钱学森其右。
美国麻省理工学院史蒂夫评价：钱学森在美国的成绩很好，但不足以令人折服。他对中华人民共和国的贡献才真正了不起。
合众国际社记者罗伯特·克莱伯评价：正是因为有了钱学森，中国才在1970年成功地发射第一颗人造卫星。由他负责研究的火箭，正使中国成为同苏联、美国一样能把核弹头发射到世界上任何一个地方的国家。
感动中国组委会授予钱学森的颁奖词：在他心里，国为重，家为轻，科学最重，名利最轻。五年归国路，十年两弹成。开创祖国航天，他是先行人，劈荆斩棘，把智慧锻造成阶梯，留给后来的攀登者。他是知识的宝藏，是科学的旗帜，是中华民族知识分子的典范。
感动中国推选委员阎肃，对钱学森这样评价：大千世界、浩瀚长空，全纳入赤子心胸。惊世两弹、冲霄一星，尽凝铸中华豪情，霜鬓不坠青云志。寿至期颐回首望去，只付默默一笑中。
感动中国推选委员杜玉波，对钱学森这样评价：辗转回国，钱学森展现了中国科学家的硬劲；力学、喷气推进、航天技术，钱学森展现了一位科学家在研究上的牛劲；东方红卫星、神舟飞船、嫦娥奔月，钱学森给中国航天事业打了足够的底劲。今天，这位中国航天之父所开拓的事业正阔步向前，干劲十足。
感动中国推选委员陈章良，对钱学森这样评价：他不仅以自己严谨和勤奋的科学态度在航天领域为人类的进步做出卓越的贡献，更以淡泊名利和率真的人生态度诠释了一个科学家的人格本质。
