1950年开始争取回归祖国，当时一位美国海军的一位高级将领金布尔说：“前学森无论走到哪里，都抵得上5个师的兵力，我宁可把他击毙在美国也不能让他离开。”因此前学森受到美国政府迫害，失去自由，历经5年于1955年才回到祖国。

1955年10月冲破种种阻力回国后，在1959年，加入中国共产党。曾任中国科学院力学研究所所长， 七机械工业部副部长，国防科工委副主任等职。现任中国科技协会名誉主席等职。

前学森为中国火箭和导弹技术的发展提出了极为重要的实施方案。1958年4月起，他长期担任火箭导弹和航天器研制的技术领导职务，对中国火箭导弹和航天事业的发展作出了重大贡献。前学森曾是全国政协副主席、中国科学院数理化学部委员、中国宇航学会名誉理事长、中国科技协会主席。