1947年晋升为麻省理工学院正教授。九月,与声乐家蒋英在上海结婚。
1949年应聘为加州理工学院正教授,并出任加州理工学院喷气推进实验室主任,领导美国太空火箭的研究。同年,钱学森申请加入美国国籍。
1950-1955年,麦卡锡主义在美国盛行,美国政府指控钱学森窃取机密企图运回中国和隐瞒在30年代加入共产党,并且吊销他的机密工作许可证。由于钱学森此时的工作均涉及机密,所以他无法进行正常的科研。遭受到美国政府毫无事实根据的迫害之后,钱学森决定回国。但由于美国担心其所知为共产中国所利用,将其软禁在家中长达五年。在此期间,他只能涉及一些基础学科的研究与教学。美国人认为钱学森所知的机密信息五年后就会变得过时而没有用处。钱学森后来幽默地说,“不让我做研究,我会在这里(用手指头)发展”。有消息称在中美关系正常化后,钱曾受到美政府邀请,但因其只补偿不认错的态度而拒绝前往。