這一時期，經過卡門和他的老師普朗特的精心研究，至今依舊困惑著人類的“湍流”問題，終於獲得了重大的進展。
他們第一次提出了“湍流”概念，把氣體分子運動論的觀點移用在這個問題上，並初步闡明了它的理論基礎。馮·卡門還在1926年召開的一次國際性學術會議上，作了題為《湍流中的力學相似》的報告，獲得了極大的成功。
卡門和普朗特的這一成果，直到今天，仍然是工程湍流計算中的重要依據，成為流體力學的經典理論。
1926年，馮·卡門為了逃避德國納粹分子對猶太人的瘋狂迫害，應美國加州理工學院的邀請，前往美國西海岸的海濱城市帕薩迪納·就任該院的航空研究生院實驗室主任。因為卡門具有猶太血統。
從1930年到1942年，卡門所領導的加州理工學院航空實驗室，成為國際流體力學研究中心。卡門在流體力學、湍流理論、超聲速飛行、工程數學、飛機結構等方麵，都作出了卓越的貢獻，為航空技術奠定了紮實的科學基礎。
1936年，卡門和他的學生們一起，對火箭推進技術這一課題進行了深入的研究。
為了研究用火箭來盡可能地提高和擴大飛機的性能，尤其是如何更有效地縮短從地麵或航空母艦上起飛的距離，卡門和他的學生馬利納一起研製出飛機起飛助推火箭的樣機。
1935年，卡門前往羅馬，參加國際高速飛行會議，和全世界許多著名的空氣動力學家一道，探討超聲速飛行的可能性。
卡門很清楚地看到了超高速飛行的重大意義，以及對美國空軍的重大意義。回到美國以後，他便向美國政府建議，立即建造大型風洞，加快向高速飛行邁步的步伐。當時的美國政府沒有采納卡門的這一建議。
與此同時，德國和意大利先後建立了高速大型風洞，並投入大量資金和人力，全力發展渦輪噴氣技術，並成功地製造出了噴氣式飛機，這對美國空軍構成了重大的威脅。
在這種狀況下，美國政府才勉強同意建造四萬馬力大風洞和美國最大工業風洞。後來的事實證明，卡門的這一建議對於美國空軍的建設起了多麼大的作用。
1941年，卡門與當時中國的年輕的力學家錢學森一起，解決了圓柱薄殼結構在軸向壓力作用下的大撓度失穩問題，從而成功地解釋了從前理論計算與實驗結果的差異性。
1941～1944年間，馮·卡門在火箭技術領域取得了一係列輝煌的成果，如固體和液體起飛助推火箭，火箭發動機飛機，自然點火液體推進劑等等。
1944年6月，在第二次世界大戰接近尾聲的時候，馮·卡門參與製定了美國今後20年至50年的空軍發展計劃，並領銜組織了一個由36位專家組成的科學顧問團，這個顧問團其實完全是一個具有卓越才能和超凡膽識的智囊團，他們為保證美國空中優勢，詳細製定了有關的科技規劃。
當二次大戰快要結束的時候，美國政府又派馮·卡門來到還彌漫著戰爭硝煙的德國，幫助美國軍方盡快地把德國的先進軍事科學技術成果和技術專家接收過來。
卡門一行乘坐專機來到了隱藏在一片密林深處的德國空軍秘密研究所，審訊了近千名科技人員，分析了300多萬份的秘密研究報告。
接著，卡門一行又去審訊了德國V-2火箭基地的共400名逃往慕尼黑的科技人員。
德國法西斯的所有的航空工程專家和技術人員，幾乎完全被馮·卡門網羅在一起，這筆比什麼都寶貴得多的人才資源，成為美國的航空航天技術始終領先於世界的一個非常重要的因素。
1945年12月，卡門經過一年時間的調查和準備，向美國政府提交了一份報告。這份報告分析了科學組織對大型武器所起的決定性作用，還探討了超聲速飛機和火箭的一些技術問題。該報告對美國政府的決策，產生了深刻的影響。
1947年，美國成立了超聲速無人駕駛飛機發展中心。
1948年，建立了阿諾德工程公司，同時，智力型機構“蘭德公司”也宣告成立。
1957年，美國政府宣布成立國家原子能委員會。
到了1957年，馮·卡門的許多計劃和夢想都已經變成了輝的現實。
這時候，火箭、導彈已經大量生產，超音速飛機的速度也已超過1200公裏/小時，並已橫越大洋，人造衛星也即將飛上九天之外。
二次世界大戰結束之後，馮·卡門把自己的全部心血都投入到發展國際航空事業裏去了。
1949年4月，卡門利用新成立的北約組織，設立了一個國際科學合作的試驗工作。
接著，又成立了發展國際航空研究的谘詢小組，並且在比利時籌建了氣動力學訓練中心，後來又被命名為“馮·卡門中心”。
50年代，卡門主持召開了兩次國際航空會議，並創建了國際宇航科學協會，成立了國際宇航科學院，有力地推動了人類宇航事業的快速發展。
馮·卡門還對中國的航空航天事業作出了不可磨滅的貢獻。
1929年，他來到了正處於風雨飄搖中的中國，當時中國正是血雨腥風，民不聊生的時期，卡門覺得要想擺脫落後的麵貌，就必須大力發展航天事業，而發展航天事業，首先得培養出大量的人才來，於是，他建議在當時的清華大學開設航空課程。
1931年，國民黨政府企圖建立一支空軍部隊，便從美國和意大利購買了一批飛機，在江西省南昌市創辦了飛機工廠。
這時，清華大學已開設了航空係。卡門便派他的養子、航空技術專家沃登道夫來華擔任該係的科學顧問，並在他的指導下，清華大學航空係師生，在南昌建立了當時世界上一大風洞。
1938年6月，卡門再次來到中國。他看到清華大學開設了航空係，心裏非常高興。他前往上海、南昌等地，進行了參觀、訪問。對南昌的風洞，提出了寶貴的意見。
卡門認為，一旦古老的中國擺脫了目前這種內憂外患的境地，它自身所孕蓄的巨大科學潛能，必將像火山爆發一樣，噴發出來。
卡門在加州理工學院期間，為中國培養了一批傑出的航空航天人才，如錢學森、郭永懷、錢偉長等。
卡門對中國的良好祝願，經過中國人民的共同努力，終於在新中國變成了光輝的現實。
全國解放後，我國自行設計、製造了飛機，還組建了一批英勇善戰的空軍。
1970年4月24日，我國用長征1號火箭成功發射了第一顆人造地球衛星——東方紅1號。使我國成為世界上第五個能夠獨立發射人造衛星的國家。
1974年，我國科學家又用長征2號火箭發射了可以回收的往返型遙感衛星。
1975年以來，我國先後8次成功地發射並回收科學探測和技術試驗衛星。
1984年和1986年，我國又成功地發射了同步通訊衛星，並使衛星定點在36000公裏高的靜止軌道上。這標誌我國航天技術達到了世界先進水平。
1987年初，我國正式宣布向國際出租整個可回收的科學探測和技術試驗衛星，從而打入國際航天市場。
中國人民所取得的這一係列巨大的成就，應該感激馮·卡門先生，他所培養的中國學生，發揮了重大的作用，其中領導中國航空航天事業和研製原子彈氫彈的錢學森和郭永懷等人，便是勞苦功高，功不可沒。
卡門先生不僅是宇航工業技術的研製者，更是國際航空事業的組織者。他的足跡遍布航空航天理論和應用兩大領域。
卡門一生孜孜不倦，勤奮好學，真可謂一息尚存，苦學不止。到了70歲的時候，還精心研究燃燒學，並把燃燒化學與流體力學有機地結合起來，從而奠定了現代燃燒理論的基礎。
卡門性格和善，開朗，一生沒有結過婚，他的那一套寬敞的住宅就成了學術討論的場所。科學家們在這裏高談闊論，暢所欲言，讓智慧的火花在這裏互相碰撞，從而逐漸形成了流體力學上的“卡門學派”。
這一學術群體從來不計較學術交流的形式，而是更加看重於學術思想的本身，他們在航空航天技術領域中，立下了不朽的功勳。