1948年5月，钱三强夫妇抱着刚半岁的女儿，回到战乱中的祖国，开始了他为中国原子能科学事业奋斗的历程。

钱三强和何泽慧

钱三强一家在归国船上

回国后，钱三强首先应清华大学理学院院长叶企孙的邀请，担任了清华大学物理系教授；同时与彭桓武、何泽慧等积极筹立北平研究院原子学研究所，并任所长，他主张以苏联、法国科学院为雏形，设立中国自己的“国家科学院”。他参与起草的《建立人民科学院草案》，勾画了科学院的基本框架，为科学院的筹建工作打下了良好的基础。

《建立人民科学院草案》之一页

新中国成立前，钱三强不顾压力和危险，拒绝“南迁”，在北平继续进行研究工作。

新中国成立后，钱三强便全身心地投入到原子能事业中。1949年11月，他被任命为中国科学院计划局副局长，出于职业的敏感性，上任伊始，他就为建立新的物理学机构而奔走呼号。在他的努力下，中国科学院近代物理研究所（现中国科学院高能物理研究所）于1950年5月正式成立。钱三强开始任副所长，次年升任所长。在研究所成立前后，钱三强殚精竭虑、求贤若渴、广揽人才。两三年内，研究所便获得飞跃式发展。国内外听闻该研究所将成为新中国核物理研究中心，各方面的人才纷纷汇集北京。彭桓武、王淦昌、朱洪元、赵忠尧、杨澄中等就是这时在钱三强的邀请下加入研究所的。钱三强组建了一支强大的物理科研力量，完成了自己回国初期的夙愿。

近代物理研究所旧址

1955年，我国国民经济好转。党中央根据国外形势需要，把战略目标集中到新兴尖端科技研究上。1956年，我国成立了主管原子能事业建设与发展的三机部（1958年改为二机部），钱三强被任命为副部长，他是这个部领导班子中唯一学过核科学的人，其肩负的使命和重任可想而知。同年，研制原子弹被列入中国“十二年科学技术发展规划”。

1958年，中国科学院物理研究所改名为原子能研究所，这是我国第一个原子能研究所，钱三强众望所归地成为第一任所长。他领导建成中国第一个重水型原子反应堆、第一台回旋加速器以及一批重要的仪器设备，为我国进一步发展核科学技术奠定了基础。他还协助北京大学、清华大学、中国科技大学建立起技术物理系、原子核物理系等，为中国核科学和核工业培养人才。

1959年，钱三强在重水反应堆控制室指导工作

1959年6月，苏联单方面终止中苏两国签订的国防新技术协定，撤走了全部专家。钱三强临危受命，担任了中国核弹研究技术上的总负责人、总设计师。从此，他排兵布阵，组织合适人选，并亲自领导攻关小组完成金属铀冶炼、核燃料化学、反应堆结构力学等攻关任务，把全部精力用在了我国原子能事业发展之中。

钱三强为核聚才，有爱才之心、识才之眼、聚才之能、选才之法、用才之魄。他领导的原子能所有“满门忠烈”之誉。

钱三强从全国范围内调兵遣将，将最优秀的人才推荐到核武器研究所，举荐王淦昌、彭桓武担任原子能所副所长。为了找到能承担核武器爆炸力学工作的人，他专门拜访钱学森，请应用力学家郭永怀参加研究工作。在核武器研制攻关时期举荐年仅35岁的朱光亚担任李觉将军的助手。他亲自找邓稼先谈话并任命其为理论部主任，邓稼先在后来的原子弹研制工程中发挥了重要作用。在研究原子弹的同时，1961年初，钱三强找到黄祖洽，让他负责氢弹“先行一步”的工作，后又把何祚庥点将到轻核理论组，并找到当时还是原子能所研究员的于敏，让他一起负责氢弹的研制任务。

数百名科技精英在近代物理研究所聚集，包括实验物理学家赵忠尧、杨澄中、戴传曾等；理论物理学家朱洪元、王承书等；放射理论化学家杨承宗、肖伦等；计算机和真空器件专家夏培肃、范新弼等。

1951年，近代物理研究所合影（前排左三起：邓稼先、彭桓武、赵忠尧、钱三强、何泽慧等）

据统计，从1959年起的6年中，原子能所共向全国输送科技人员914人，在被表彰的23位“两弹一星”功勋科学家中，有15人由钱三强动员回国，其中7人由他直接推荐到核武器研制一线。