錢學森在力學的許多領域都做過開創性工作。他在空氣動力學方面取得很多研究成果，最突出的是提出了跨聲速流動相似律，并與卡門一起，最早提出高超聲速流的概念，為飛機在早期克服熱障、聲障，提供了理論依據，為空氣動力學的發展奠定了重要的理論基礎。高亞聲速飛機設計中采用的公式是以卡門和錢學森名字命名的卡門-錢學森公式。此外，錢學森和卡門在30年代末還共同提出了球殼和圓柱殼的新的非線性失穩理論。錢學森在應用力學的空氣動力學方面和固體力學方面都做過開拓性工作；與馮·卡門合作進行的可壓縮邊界層的研究，揭示了這一領域的一些溫度變化情況，創立了“卡門—錢近似”方程。與郭永懷合作最早在跨聲速流動問題中引入上下臨界馬赫數的概念。