1935年，钱学森赴美留学前来到他的导师王士卓的办公室，王士卓告诫钱学森：“要记住，无论你走到哪里，都不要对自己的祖国说三道四。要知道，无论哪一个国家的人民，都把自己的祖国奉为至尊。祖国富强，人民光彩；祖国落后，我们脸面无光。”

父亲钱均夫提醒钱学森，在国外攻读专业之余，要多读一些有关中国传统文化的书。钱均夫还说：“任何一个民族的特性和人生观都具体体现在它的历史中。因此，精读史学的人往往是对祖国感情最深厚、最忠诚于祖国的人。”

1935年8月，钱学森依依惜别了母亲，在父亲的陪伴下，来到了上海黄浦江码头，登上了“杰克逊总统”号美国邮轮。轮船的汽笛凄厉地长鸣了一声，钱均夫依依不舍地走出船舱，钱学森紧随父亲走向船舷。钱均夫抖动着双手，从衣袋里掏出一张纸条，急促地塞到儿子的手里，说道：“这就是父亲送给你的礼物。”说罢，老人快步走下舷梯。钱学森怔怔地望着父亲的背影，直到消失在出口处，这才连忙打开手中的纸条。只见上面写道：

人，生当有品：如哲、如仁、如义、如智、如忠、如悌、如教!

吾儿此次西行，非其夙志，当青春然而归，灿烂然而返!乃父告之。

钱学森不禁潸然泪下，默默地背诵着父亲的临别教诲!

在美国，钱学森进入了在工程学科方面蜚声学术界的麻省理工学院航空系攻读硕士学位。尽管这里风光旖旎，景色如画，但钱学森从未有闲情逸致驻足欣赏，参观游览。他把全部时间投入到学习上，并仅用一年就以优异成绩获得硕士学位。

之后，钱学森马不停蹄地赶到加州理工学院。他要投师美国航天科学创始人之一，“超音速飞行之父”冯・卡门的门下，研究力学与航空力学。

冯・卡门是匈牙利籍犹太人，月球上一个陨石坑就是以他的名字命名的。冯・卡门是不收才智平庸之徒的，他提了一连串问题想难倒钱学森，但这个中国年轻人不仅彬彬有礼，且对答如流，反应问题快捷准确，让人赞叹。冯・卡门欣然接纳了钱学森来加州，攻读博士学位。

这次际遇，决定了钱学森一生的道路。从1936年10月起钱学森在冯・卡门直接指导与领导下学习和工作，时间长达10年。老年的钱学森仍对自己的导师怀着深深的敬意与思念。他常回忆说：“我师从全世界著名的权威，工程力学和航空技术的权威冯・卡门。他是一位使我永远不能忘记的恩师!”

钱学森像珍惜自己生命一样珍惜这一难得的学习机会。他每天都坚持苦读12小时以上。整整三载，钱学森无心旁骛。1940年，钱学森在美国航空学会年会上，宣读了一篇关于薄壳体稳定性的研究论文，得到与会者极大关注与高度评价。

钱学森在航空技术工程的理论领域声名鹊起。他和导师冯・卡门是世界上最早提出高超声流程理论概念的人。当时钱学森年仅27岁。他不仅完成了火箭发动机喷管扩散角对推力影响的计算，还建立了美国最早的火箭发射台，并成为美国复合推进剂火箭发动机导弹的先驱。

美国军方在总结二战的军事技术工作时，对钱学森给予很高的评价，赞扬他为反法西斯战争的胜利作出了“巨大的无法估价的贡献”，被认为是“帮助美国成为世界第一流军事强国的科学家的银河中的一颗明亮的星”。