1943年，由錢偉長和他的導師共同署名的論文《板殼的內稟統一理論》發表在美國航空力學家馮·卡門的祝壽紀念文集上。29歲的錢偉長的名字，與世界上很多知名學者(包括愛因斯坦等)的名字一起，同時出現在這本文集上，成為該文集最年輕的一位作者，這篇論文使錢偉長獲得了博士學位。1942年的春天，錢偉長從加拿大來到美國加利福尼亞理工大學，在著名物理學家馮·卡門領導的噴射推進技術研究所工作。在馮，卡門的指導下，錢偉長的科研水平迅速提高。
幾年中，他在美國的《應用數學》季刊上連載了12篇新論文。國際力學界認為這是把張量分析用於彈性板殼問題上的富有成果的開創性工作。這項工作中所提出的淺殼理論的非線性微分方程組被譽為“錢偉長方程”。這一係列研究成果，奠定了錢偉長在世界力學界的地位。
麵對鮮花與掌聲，錢偉長並沒有陶醉。他無法忘記那片養育了他二十幾載的故土，總希望有朝一日回到祖國去。當他把自己的想法告訴馮·卡門時，馮·卡門立刻嚴肅地回答道：“你是知道的，我們噴射推進技術研究所是美國極端保密的軍事管製單位，他們能夠讓你離開嗎?另外，從學術上考慮，我本人也不同意你走。”
錢偉長覺得馮·卡門說得很有道理，馬上明白了自己應該怎麼做。不久，他以“探親”的名義提出回國申請，終於得到了批準。就這樣，他搭乘從洛杉磯開往上海的貨船，回到了久別的祖國，擔任了清華大學的教授。
新中國成立後，錢偉長的研究工作迎來了春天。1954年，他的著作《圓薄板大撓度問題》終於問世了。這是國際上第一次成功地利用係統攝動方法處理非線性方程，被公認為是最簡捷、最經典、最接近於實際的解法，以至於力學家們把它稱為“錢偉長法”。這一著作，使錢偉長榮獲1955年國家科學獎。
1955年，錢偉長由清華大學的教務長晉升為副校長，此外，他還擔任了全國人大代表等二十多個職務。繁忙的行政工作並沒有使他放鬆科學研究。1956年，他的論文《彈性柱體的扭轉理論》發表；同年，他的另一部科學著作《彈性力學》也出版了。
然而，1957年，他卻被錯劃為“右派”。“文革”期間，他也受到了迫害。但任何艱難困苦都沒有使他放鬆科研工作，他的論文手稿與日俱增。1979年是錢偉長揚眉吐氣的一年，他多年的汗水終於得到了世人的承認。他連續發表了15篇科學論文，創造了1946年回國後發表論文的最高記錄，
“人生的價值在於奉獻，而不在於索取。”錢偉長用他的一生對這句話作了最好的詮釋。無論是一帆風順，還是身處逆境，錢偉長從未考慮過向社會索取，而是在科學征途上默默無聞地為社會、為人類奉獻著。