钱学森长期担任中国火箭和航天计划的技术领导人，对航天技术、系统科学和系统工程做出了巨大的和开拓性的贡献。钱学森共发表专著7部，论文300多篇。主要贡献表现在以下几方面：
1.应用力学
钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作。与冯？卡门合作进行的可压缩边界层的研究，揭示了这一领域的一些温度变化情况，创立了卡门—钱学森方法。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。
2.喷气推进与航天技术
从40年代到60年代初期，钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念：在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置(JATO)，使飞机跑道距离缩短；在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；在1953年研究了行星际飞行理论的可能性；在1962年出版的《星际航行概论》中，提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具，用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。
3.工程控制论
工程控制论在其形成过程中，把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。
4.物理力学
钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究，是先驱性的工作。1953年，他正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，改变过去只靠实验测定力学性质的方法，大大节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。现在这门科学的带头人是苟清泉教授，1984年钱学森向苟清泉建议，把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。
5.系统工程
钱学森不仅将我国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论，并且在80年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念，还坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设，并从社会形态和开放复杂巨系统的高度，论述了社会系统。任何一个社会的社会形态都有三个侧面：经济的社会形态，政治的社会形态和意识的社会形态。钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设，即物质文明建设(经济形态)、政治文明建设(政治形态)和精神文明建设(意识形态)。社会主义文明建设应是这三种文明建设的协调发展。从实践角度来看，保证这三种文明建设协调发展的就是社会系统工程。从改革和开放的现实来看，不仅需要经济系统工程，更需要社会系统工程。
6.系统科学
钱学森对系统科学最重要的贡献，是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。
7.思维科学
人工智能已成为国际上的一大热门，但学术思想却处于混乱状态。在这样的背景下，钱学森站在科技发展的前沿，提出创建思维科学(noetic science)这一科学技术部门，把30年代中国哲学界曾议论过，有所争论，但在当时条件下没法讲清楚的主张，科学地概括成为思维科学。比较突出的贡献为：
(1)钱学森在80年代初提出创建思维科学技术部门，认为思维科学是处理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学，是现代科学技术的一个大部门。推动思维科学研究的是计算机技术革命的需要。
(2)钱学森主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来。他以自己亲身参予应用力学发展的深刻体会，指明研究人工智能、智能计算机应以应用力学为借鉴，走理论联系实际，实际要理论指导的道路。人工智能的理论基础就是思维科学中的基础科学思维学。研究思维学的途径是从哲学的成果中去寻找，思维学实际上是从哲学中演化出来的。他还认为形象思维学的建立是当前思维科学研究的突破口，也是人工智能、智能计算机的核心问题。
(3)钱学森把系统科学方法应用到思维科学的研究中，提出思维的系统观，即首先以逻辑单元思维过程为微观基础，逐步构筑 单一思维类型的一阶思维系统，也就是构筑抽象思维、形象(直感)思维、社会思维以及特异思维(灵感思维)等；其次是解决二阶思维开放大系统的课题；最后是决策咨询高阶思维开放巨系统。
8.人体科学
钱学森是中国人体科学的倡导者。
钱学森提出用“人体功能态”理论来描述人体这一开放的复杂巨系统，研究系统的结构、功能和行为。他认为气功、特异功能是一种功能态，这样就把气功、特异功能、中医系统理论的研究置于先进的科学框架之内，对气功、特异功能的研究起了重大作用。在钱学森指导下，北京航天医学工程研究所的研究人员于1984年开始对人体功能态进行研究，他们利用多维数据分析的方法，把对人体所测得的多项生理指标变量，综合成可以代表人体整个系统的变化点，以及它在各变量组成的多维相空间中的位置，运动到相对稳定，即目标点、目标环的位置。他们发现了人体的醒觉、睡眠、警觉和气功等功能态的各自的目标点和目标环。这样，就把系统科学的理论在人体系统上体现出来了，开始使人体科学研究有了客观指标和科学理论。
9.科学技术体系
钱学森将当代科学技术发展状况，归纳为十个紧密相联的科学技术部门。
10.马克思主义哲学
钱学森认为，马克思主义哲学是人类对客观世界认识的最高概括，也是现代科学技术(包括科学的社会科学)的最高概括，
1989年8月7日，中共中央总书记江泽民和国务院总理李鹏会见了钱学森，祝贺他获得1989年国际技术与技术交流大会授予的奖励和称号，认为“钱老获得这样的荣誉是当之无愧的。这不仅是钱老个人的光荣，也是中国的光荣，是中国科学技术工程人员的光荣”；钱学森的经历，“体现了一位中国知识分子所走过的曲折道路，也集中表现了中国知识分子的光辉品德”。
1981年秋至1982年夏，钱学森同中国社会科学院一位朋友的多次通信，是他品格的一个方面的真实生动的写照。他说：“不知我们的社会科学家有没有专门研究中国知识分子历史的，即中国知识分子在历代社会的地位和作用。我想这个工作对实现四化是个准备。”“我认为一件正事是请你们考虑的中国知识分子史，用马克思主义哲学和历史唯物主义来写，指出中国知识分子的历程，及其在今后建设社会主义物质文明和社会主义精神文明中的伟大历史任务。”“因为我认为中国知识分子正在走向一个崭新的历史时代：从依附于统治阶级的一个阶层走向劳动人民的一部分，创造社会主义精神财富的劳动者，从而结束几千年来的一贯状态。这不是值得大书特书的吗？所谓一贯状态是：知识是需要一个人全部精力的，知识分子也不能再从事行政管理，当官、当资本家。一句话，历史上知识分子既不是象劳动人民那样受剥削压迫，也不是象统治者那样剥削压迫人，是一个阶层。知识分子这个阶层过去只能依附统治阶级才能生存，所以受统治阶级驱使控制，没有什么自由。……而另一方面，历史上知识分子既然依附于封建统治阶级，当然不为农民所信任。……但这些都是非变不可的。第一有党的政策，而根本的是，不把社会主义中国的知识分子作为创造社会主义精神财富的劳动者，那么四化就不能实现。所以，中国知识分子走了几千年的老路已经走到了尽头，历史要创新了。对知识分子自己讲，戊戌政变可能是个重大的转变，觉悟到老一套有问题了，然后才有‘五四’运动，……这样一部伟大的历史，你们不想写吗？你们听不到中国知识分子的自豪呼声吗？”钱学森以一生的实践，参与了这一伟大的历史创新过程，并代表了中国知识分子的许多优秀品格。丁衡高将军称赞钱学森是“爱国知识分子的典范”。
钱学森是一位自觉的马克思主义者。他在给一位朋友的信中说：“我近30年来一直在学习马克思主义哲学，并总是试图用马克思主义哲学指导我的工作。马克思主义哲学是智慧的源泉！而且一个马克思主义者是绝不会不爱人民的，绝不会不爱国的。”
钱学森1955年离开美国后，再也没有去过那里。1979年他的母校加州理工学院授予他“杰出校友”的称号，1986年6月南加州华人科学家工程师协会给他授奖，1989年国际技术与技术交流大会在纽约给他授奖，他都没有去。钱学森对美国人民、美国科学家同行怀着十分友好的情感，他出于什么考虑此生此世再也不踏上美国的国土呢？1985年一位美国朋友针对“钱学森访美”问题向我国国务院一位领导人说过：“在美国移民局的案件中，钱当初可能算是驱逐(deport)出境的，因此必须经由某种特赦的手续才能入境。这就必须要你和韩大使出面的地方。真的这样做又得向美国政府求情，或是无形中承认他们当初的措施是对的，这一点在钱的心里必不满意。”钱学森1985年3月9日给我国国务院一位领导同志的信对此作了十分坦白的回答：“我本人不宜去美国。……事实是我如现在去美国，将‘证实’了许多完全错误的东西，这不是我应该做的事。例如，我不是美国政府逼我回祖国的；早在1935年离开祖国以前，我就向上海交大同学、地下党员戴中孚同志保证学成回到祖国服务。我决定回国是我自己的事，从1949年就作了准备布置。……我认为这是大是大非问题，我不能沉默。历史不容歪曲。”钱学森在这个问题上表现出的品格，正是江泽民总书记称赞他所具有的“高度的民族自尊心、民族自信心和民族气节”。
11.科学火炬的传递者
钱学森一直坚持给来信求教的中青年人用工整的字迹亲笔回信，也一直坚持用工整的亲笔信与许多学科领域的科学家探讨问题与提炼思想。书信是钱学森宣传他的马克思主义哲学信仰、用马克思主义哲学指导科学研究，以及吸取科学成果来不断深化与发展马克思主义哲学的一条途径。钱学森在给何祚庥的一封信中说：“量子力学的哲学问题已经吵了五十多年了，还没有解决，近来验证了贝尔不等式，问题更严重了。我认为我们中国的物理学家和哲学家应该投入这一研究，并比较满意地解决它，也在此过程中发展马克思主义哲学。”
从1986年1月7日开始，钱学森亲自领导了“系统学讨论班”的科学活动。参加讨论班的中青年科学工作者分别来自中国科学院、北京大学、北京师范大学、中国人民大学、中国社会科学院、航空航天工业部等单位。钱学森在讨论班开始时向这群中青年科学工作者提出，要吸取现代自然科学的研究成果，把它作为建立系统科学的基础科学，一切系统的一般理论——“系统学”——的构筑材料。讨论班强调学术民主，实事求是，错了就改，讨论中大家一律平等，这是冯？卡门所倡导的“学术民主”传统的发扬。钱学森亲自确定讨论选题，几乎参加了讨论班的每次活动，每次都作启发性或质疑性发言。直到今天，讨论班的活动经久不衰。这个讨论班已提炼了系统学的一些基本思想，提炼了开放的复杂巨系统的方法论，锻炼了中青年科学工作者创造性思维能力。这个讨论班体现了钱学森研究与宣传马克思主义哲学的一种生动活泼的形式，也体现了钱学森具体培养科学事业接班人的不倦精神。
在1979年3月15日召开的全国科协第二次全国代表大会上，钱学森提出了“科学技术现代化一定要带动文学艺术现代化”的思想，并且提出“科学文学艺术”概念来丰富与发展科普事业的内涵。他说：“我们大家所习惯的世界只不过是许许多多世界中最普通的一个，科学技术人员心目中还有十几个二十几个世界可以描述，等待着文学艺术家们用他们那些最富有表达能力的各种手法去创造出前所未有的文学艺术。这里的文学艺术中，含有的不是幻想，但象幻想；不是神奇；但很神奇；不是惊险故事，但很惊险。它将把我们引向远处，引向高处，引向深处，使我们中华民族的精神境界有所发扬提高。”钱学森历来主张，一个有责任感的科技工作者应当把科普视为自己事业的一部分。一个专业科技工作者如果不能够向非该专业的或不在行的人说清楚一个科学技术问题，他的学习和知识就是不完全的。一个专业科技工作者要会写学术论文，同时也应该会写科普文章，要把科学领域里的成就写得通俗易懂，人们爱看，才算够格。钱学森是中央人民广播电台科普节目的忠实听众，是高级科普杂志美国《科学美国人》(Scientific American)和英国《新科学家》(New Scientist)的长期读者。他在一封书信中说：“在中国科普作家中我喜欢高士其同志的作品。在外国科学文学家中，我喜欢美国的Rachel L。Carson。她有三本书：Under The Sea—Wind，The Sea Around Us和The Silent Spring，后者有中译本，叫《寂静的春天》。她的作品是把科学与文学中的散文溶合在一起。这些中外作品都可称科学文艺中的珍宝。当然，还有再高一级的东西，那就是在科普作品中用科学幻想预见若干年后科学技术的重大发展。这就是奇珍异彩了。例如，E。薛定谔(Schrodinger)的《生命是什么？》，他预见了二十年后的诺贝尔奖金项目遗传密码之所在。我向往的，是这类高级作品，它们代表了科学与艺术结合的光辉前景。”
钱学森以十分积极的态度来促进科技界的新陈代谢。1980年12月他在刚满69岁时向原国防科委领导呈递的报告中说：“明年我将是七十岁的人了。精力自然有限，而在导弹、卫星科学技术方面年富力强的科技干部大有人在，我理应让贤。所以我再次请求组织，让我明年退休。”在这个报告中，他十分严肃负责地向组织推荐了可以接替他工作的人选。不再担任技术领导职务后，一旦他在国防科技工作直至整个国家科技工作方面有所发现，他就积极地向领导机关乃至向国务院提出建议。这方面典型的例子是再次提出关于建立国民经济建设总体设计部的建议，以及关于对国家高技术研究发展计划的许多重要建议。
钱学森是一位杰出的科学家、思想家。他把科学理论和火热的改造客观世界的革命精神结合起来了。一方面是精深的理论，一方面是火热的斗争，是“冷”与“热”的结合，是理论与实践的结合。这里没有胆小鬼的藏身处，也没有自私者的活动地；这里需要的是真才实学和献身精神。由于钱学森对科学事业的重大贡献。人民感谢他，并给予了他应有的崇高荣誉。
1991年10月16日，北京，雄伟庄严的人民大会堂。一个不同寻常的会议正在这里召开。中共中央总书记江泽民亲手将“一级英雄模范奖章”和“国家杰出贡献奖”的红色烫金证书交给著名的科学家钱学森时，全场响起热烈的掌声。一时间，闪光灯交相辉映，记者们纷纷将镜头对准钱老，历史记录下这一庄严美好的时刻。
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