- 1935年9月,錢學森等20名庚款留美公費生,從上海搭乘傑克遜總統號輪船,赴美國西雅圖。
- 1936年獲得美國麻省理工學院碩士學位後,到加州理工學院求見空氣動力學權威西奧多·馮·卡門教授,征求進修意見。馮·卡門建議錢學森入加州理工學院研究院進修。同年秋,入加州理工學院研究院,師從馮·卡門。
- 1938年錢學森和馮·卡門合作,發表重要論文《可壓縮流體的邊界層》、《傾斜旋轉體的超音速流》。
- 1939年獲得加州理工學院博士學位。八月發表重要論文《可壓縮流體的二維亞音速流》闡明壓力修正公式,後被學界稱為錢-卡門公式。因對空氣動力學的研究作出重大貢獻位列美國陸軍航空兵上校。
- 1940年加入加州理工學院火箭研製組,研究火箭固體燃料、結構變形等課題。
- 1941年參與風洞研製。
- 1942年發表論文《風洞的匯聚風鬥之設計》
- 1943年美軍情報部探知德軍正在德國境內建立大規模的火箭發射基地,火速撥款成立加州理工學院噴氣推進實驗室,下設彈道、材料、噴氣、結構四組。錢學森任噴氣研究組組長,成為世界知名的火箭噴氣推進專家。
- 1944年美國國防部聘馮·卡門為美國空軍顧問,草擬未來20年美國太空研究的藍圖。馮·卡門特約錢學森到華盛頓參加他領導的國防部科學顧問小組。1944年冬,錢學森辭去在加州理工學院擔任的各項職務,到華盛頓參加國防部科學顧問組。
- 1945年4月,美國國防部派遣以馮·卡門為首、團員包括錢學森在內的調查組,飛往德國,詢問德國火箭科學家。錢學森親自詢問德國火箭科學家包括沃納·馮·布勞恩、魯道夫·赫曼。馮·布勞恩應錢學森的要求,寫出書麵報告《德國液態火箭研究與展望》。錢學森還視察隱蔽在不倫瑞克市郊鬆林中德軍絕密的戈林空氣動力學研究所和德國其他地方的風洞,撰寫多份報告。冬,錢學森由助教晉升為副教授。
- 1946年發表論文《超等空氣動力學》、《超等空氣動力學,稀薄氣體力學》,主編《噴氣推進的新天地》論文集。八月,應聘麻省理工學院,辭去加州理工學院和噴氣推進實驗室所有職務。
- 1947年晉升為麻省理工學院正教授。9月,與聲樂家蔣英在上海結婚。
- 1949年10月申請加入美國國籍。同年應聘為加州理工學院正教授,並出任加州理工學院古根海姆噴氣推進研究中心主任[9],領導美國太空火箭的研究。