1955年，经过周恩来总理在与美国外交谈判上的不断努力，在1955年8月4日，钱学森收到了美国移民局允许他回国的通知。

1956年，任中国科学院力学研究所所长、研究员。

1961年，当选为中国自动化学会第一届理事会理事长。

1970年，任国防科学技术委员会副主任，并不再兼任中国人民解放军第五研究院院长。

1982年，任国防科学技术工业委员会科学技术委员会副主任。当选为中国力学学会名誉理事长。任国防部第五研究院院长，兼任该院分院院长。

1994年，在中国工程院第一次院士大会上，被选聘为中国工程院院士。《论地理科学》出版《城市学与山水城市》出版。

1995年，经中共中央宣传部批准，将西安交通大学图书馆命名为钱学森图书馆，时任国家主席江泽民为之题写了馆名。

2009年10月31日北京时间上午8时6分，钱学森在北京逝世，享年98岁。