1929年，錢學森從北師大附中畢業，以優異的成績考入交通大學。1932年，日本發動「一二八」事變，日軍憑藉著空軍的優勢對上海狂轟濫炸。錢學森耳聞目睹，深刻感到中國航空工業的落後以及航空技術對國家的重要性。
於是，1934年，錢學森從交通大學畢業後，便考取了清華大學的留美公費生，所學專業就是飛機設計。1935年8月，錢學森踏上了赴美深造的路途。1935年9月，錢學森進入美國麻省理工學院攻讀航空工程，第二年畢業後又進入加州理工學院航空系，從事航空理論和應用力學的學習研究。
二戰爆發前，錢學森經過不懈努力，已經解決了空氣壓縮效應、熱障、薄殼失穩等當時航空界所面臨的難題，成為了當時世界上著名的空氣動力學家。
隨後，錢學森又參加了加州理工學院的火箭研究小組，1941年，成功進行了轟炸機火箭動力裝置起飛實驗。這種重型轟炸機火箭助推起飛裝置，很快就在太平洋戰爭中被美國空軍廣泛應用。當時加州理工學院噴氣推進實驗室是美國唯一的此類研究實驗室，在二戰期間，他們向美軍提供了超過90%的火箭武器裝備。
隨後，火箭研究小組又於1942年創辦了航空噴氣公司，隨著戰爭規模的不斷擴大，公司大量生產裝備航空母艦艦載戰機的火箭助推器，錢學森在其研究、設計過程中發揮了重要作用。
太平洋戰爭爆發後，錢學森一度深入到洛杉磯地區的航空企業，發現並解決飛機設計過程中遇到的應用力學問題。後來這些飛機製造公司在二戰期間研發生產的先進戰機，為盟軍戰勝法西斯、贏得戰爭勝利發揮了巨大作用。
二戰後期，錢學森除了參加美國軍方的保密項目外，還為美國政府派到加州理工學院學習的空軍和海軍軍官講授課程，並且親自編寫教材。在二戰期間，正是在錢學森的幫助下，使得大大落後於德國的美國火箭得以發展成熟，他對建造美國第一批飛彈起了關鍵性作用。
1944年底，錢學森辭去了加州理工學院的各項職務，到華盛頓參加美國國防部科學諮詢團的工作。1945年，德軍在歐洲戰場上全面崩潰，錢學森以美軍上校的身份，穿著美軍制服，隨國防部科學諮詢團一行人去歐洲考察德、英、法等國在航空火箭領域的研究情況。
錢學森在二戰期間取得了科學上的巨大成就，為這場戰爭的勝利作出了巨大的貢獻。然而，二戰結束後，冷戰卻隨之而來，錢學森也被捲入了其中，這也就導致了他在回國的道路上遭遇了漫長的不公平對待。
從1950年到1955年，錢學森為爭取回國，備受屈辱，經過不懈抗爭，在新中國的幫助下，1955年5月，錢學森終於突破重重障礙，重新回到了祖國。
回國後的錢學森為我國的飛彈事業提出了長遠的規劃，同時，他也組建了我國第一個火箭研究院——國防部第五研究院，並出任院長。
1960年，就在我國飛彈工作進行到關鍵的時候，蘇聯撤走了全部的專家，並帶走了所有重要的圖紙。當時國家果斷決定要自力更生，自己把飛彈搞出來。為此，錢學森親自為大家編寫教材。
錢學森作為技術負責人，為我國的國防事業和國防現代化建設作出了巨大貢獻。