從德國回來之后，錢學(xué)森重拾在加州理工學(xué)院的研究和教學(xué)工作。在多年不知疲倦的辛勤工作后，錢學(xué)森開始看到回報(bào)。1945年11月，錢學(xué)森被由助理教授提升為航空系副教授。與此同時(shí)，在1945到1946學(xué)年度，錢學(xué)森在“二戰(zhàn)”期間的技術(shù)貢獻(xiàn)轉(zhuǎn)化成了3本主要出版物：專著《噴氣推進(jìn)》（Jet Propulsion），《開創(chuàng)新領(lǐng)域》（Toward New Horizons）系列報(bào)告，以及關(guān)于“超空氣動力學(xué)”的論文。這些著作為美國的軍方和學(xué)術(shù)界帶來了深遠(yuǎn)影響。它們還確立了錢學(xué)森在航空學(xué)界可能僅次于馮·卡門的領(lǐng)軍地位。

厚達(dá)800頁的《噴氣推進(jìn)》一書由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和古根海姆實(shí)驗(yàn)室的成員們?yōu)槊绹哲娂夹g(shù)總署所撰寫，錢學(xué)森擔(dān)任這本書的編輯。在這本書中，還包含有錢學(xué)森和其他加州理工學(xué)院教授在1943到1944學(xué)年度每周分發(fā)給來自軍方的學(xué)生的講義影印件。兩年后的1946年，這一章已經(jīng)成為軍事工程師的基礎(chǔ)必讀材料。根據(jù)錢學(xué)森的同事艾倫·帕克特的講述，在許多年中，這本書都是“美國關(guān)于噴氣推進(jìn)的最權(quán)威著作”。

《開創(chuàng)新領(lǐng)域》的系列報(bào)告將馮·卡門所有設(shè)想的關(guān)鍵點(diǎn)均加以詳述。其中討論了空氣動力學(xué)、飛行器設(shè)計(jì)、飛行器動力裝置、飛行器燃料、火箭推進(jìn)劑、制導(dǎo)火箭、無人駕駛飛行器、炸彈、終端彈道、雷達(dá)通信、飛行醫(yī)學(xué)和心理學(xué)等話題。在錢學(xué)森的學(xué)生、后來出任空軍副部長的約瑟夫·查里克的記憶中，“這是一個(gè)百寶囊，里面囊括了國防部在未來幾年中將會考慮到的所有研發(fā)問題”。

錢學(xué)森也在《開創(chuàng)新領(lǐng)域》中給出了自己的看法和主張。錢學(xué)森至少執(zhí)筆完成了這份報(bào)告中的6章，分別是高速空氣動力學(xué)、脈動式噴射引擎、沖壓引擎、固態(tài)和液態(tài)推進(jìn)火箭以及超音速導(dǎo)彈。他還詳述了戰(zhàn)爭期間在加州理工學(xué)院和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的理論分析結(jié)果。

這些報(bào)告中最耐人尋味的一章是“使用核燃料作為飛行器推進(jìn)動力的可行性”（Possibility of Atomic Fuels for Aircraft Propulsion of Powers Plants）。它恰好完成于美國向日本投射原子彈之后不久。錢學(xué)森計(jì)算出，核反應(yīng)釋放的能量大約是傳統(tǒng)燃料的100萬倍，并估算了使用核燃料作為熱推進(jìn)動力裝置和火箭的可行性。錢學(xué)森總結(jié)道，這樣一個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)越性完全值得軍方未來加以考察。

馮·卡門對錢學(xué)森的工作相當(dāng)滿意，因此出面擔(dān)保，他會為他的愛徒在新成立的美國空軍總司令部科學(xué)顧問委員會中爭取位置。“年方36，錢學(xué)森已經(jīng)是一個(gè)無可爭議的天才，他的工作為高速空氣動力學(xué)和噴氣推進(jìn)領(lǐng)域的進(jìn)展提供了極大的推動力。出于這些原因，我提名他在科學(xué)顧問委員會中任職?！瘪T·卡門在回憶錄中這樣寫道。

美國軍方對錢學(xué)森的成就也同樣印象深刻。1945年12月，美國陸軍航空部長亨利·阿諾德將軍為錢學(xué)森頒發(fā)了一張官方嘉獎(jiǎng)狀，表彰他在沖壓式噴氣機(jī)和火箭性能等領(lǐng)域“卓越而完備”的研究工作，以及在動力和核能領(lǐng)域“無價(jià)”的貢獻(xiàn)。

1946年5月20日，錢學(xué)森向《航空科學(xué)雜志》提交了一篇題為《超空氣動力學(xué)及稀薄氣體力學(xué)》（Superaerodynamics， Mechanics of Rarefied Gases）的論文。這篇發(fā)表于當(dāng)年12月的論文或許是錢學(xué)森在美國時(shí)發(fā)表的最著名的論文。錢學(xué)森所做的，便是設(shè)計(jì)出了一整套全新的空氣動力學(xué)公式，將空氣的分子結(jié)構(gòu)和氣體粒子之間的平均距離等因素均考慮在內(nèi)。這樣，他就革命性地改變了空氣動力學(xué)家思考高空高速飛行的方式。

這篇論文獲得極大關(guān)注并被頻繁引用。它奠定了錢學(xué)森作為美國最偉大的理論空氣動力學(xué)家的地位。然而，即使在這篇論文發(fā)表前，1946年，錢學(xué)森的母校麻省理工學(xué)院已經(jīng)決定向他發(fā)出召喚。麻省理工學(xué)院的航空系給了錢學(xué)森一個(gè)副教授的職位，并許諾隨后轉(zhuǎn)為終身教職?？雌饋?，錢學(xué)森剛剛接到邀請時(shí)很猶豫了一陣。但最終，錢學(xué)森還是接受了邀請。

決定回到麻省理工學(xué)院是一個(gè)明智的選擇。在美國的學(xué)術(shù)體系中，學(xué)院通常鼓勵(lì)甚至要求學(xué)者在另一所學(xué)院獲得某些經(jīng)驗(yàn)后再取得全職教授的職位?！斑@是一個(gè)重要的轉(zhuǎn)變，”加州理工學(xué)院的航空學(xué)教授霍默·喬·斯圖爾特指出，“如果想要在自己的領(lǐng)域中有所成就，獲取終身教職是極為重要的一步?！?

還有其他重要原因促使錢學(xué)森接受來自麻省理工學(xué)院的聘書。他的朋友林家翹認(rèn)為，錢學(xué)森重返麻省理工學(xué)院，是為了讓自己真正成為一名火箭科學(xué)家?！板X學(xué)森很有遠(yuǎn)見，他明白，要想在火箭領(lǐng)域有所建樹，他必須掌握一些加州理工學(xué)院之外的東西。當(dāng)時(shí)，加州理工學(xué)院與麻省理工學(xué)院是一種競爭關(guān)系。加州理工學(xué)院長于結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)，但在麻省理工學(xué)院，錢學(xué)森卻能學(xué)到更多的關(guān)于儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)方面的知識?！绷旨衣N指出。

1946年夏天，錢學(xué)森忙著打點(diǎn)行裝，準(zhǔn)備奔赴新的崗位。1946年6月17日，他與馮·卡門以及另外20多名科學(xué)顧問出席了五角大樓的第一場科學(xué)顧問委員會會議。到了8月間，他正式辭去在加州理工學(xué)院的職位，整裝東去，重返那所10年前歡迎過他但又拒絕了他的大學(xué)。