钱学森在华盛顿的时光激动人心但又十分短暂。他发现，这个城市仍未从4年战时的混沌无序中走出。“二战”期间，政府公务员的人数增加了将近一倍，4年中发布的各种文件和记录的数量超出了此前历史遗留文件的总和。在五角大楼中担任科学顾问的钱学森被授予一枚金质徽章，可以参与最高国防机密。两年之前，这座恢宏的建筑才成为美国陆军、海军和空军的总指挥部。

从12月到1月，亨利·阿诺德将军在五角大楼举行了几次会议，阐述他对科学顾问团的期待。他的听众是40多名30出头或刚届不惑之年的年轻人，全都西装笔挺，打着领带。阿诺德将军敦促这些年轻人从美国各地甚至海外寻找可以令美国空军力量称霸全球的新发明。“别担心费用问题。”他向他们表示。

为了贯彻阿诺德将军的指令，钱学森走访了美国其他的一些研究机构。从1945年2月到4月，他访问了RCA实验室、美国航空顾问委员会（NASA的前身）、喷气推进实验室（JPL）和其他研究机构，以对美国航空发展的动向了然于胸。“经常是有人说一句‘咱们去加州和西海岸的那帮人开个会吧’，只需提前一小时通知空军，当天就可以带着牙刷坐上专机飞往加州。”钱学森以前的学生兼科学顾问团同事切斯特·哈瑟特回忆道。

在五角大楼时，钱学森通常总是忙着在写报告。每天早上，他和哈瑟特先一起写点东西，讨论彼此的想法，然后再与其他专家交换草稿。“我们写的那些东西都相当有争议性，因为我们在预测未来。”哈瑟特说。据哈瑟特回忆，就在这段时间，钱学森完成了《军事飞行器未来发展趋势报告》的大纲。这份长篇报告讨论了飞行器的不同推进和控制方式，还探讨了高速空气动力学问题。在这之后，哈瑟特和钱学森在五角大楼的餐厅共进午餐。“通过这些一起吃午餐的机会，我得以真正地了解钱学森。在五角大楼的他比当教授时和蔼可亲多了，他是个十足的绅士，非常有礼貌，非常客气。”

1945年3月，德国投降前夕，阿诺德将军向冯·卡门建议：“为什么不去趟德国，亲自考察一下德国人到底在研发上进展到了哪一步呢？”阿诺德希望，一个由顶尖科学家组成的调查小组可以参与到对德国人的审讯过程中去，调查德国的设备研发状况。他还希望这个小组通过拜访瑞士和瑞典这些邻近德国的中立国家中的空气动力学家，间接地收集有关德国的情报。

很明显，冯·卡门希望钱学森可以同行。作为调查小组中唯一一个外国人，钱学森依然拿着中国护照，上面是美国政府1936年颁发给他的学生签证。离开美国不成问题，但钱学森担心，当欧洲使命结束后返回美国时，移民局可能会找他的麻烦。在发给五角大楼的电报中，钱学森写道：“我需要美国移民局的保证，确保我可以再度入境。”4月17日，弗雷德里克·格兰茨伯格给美国移民局去信，希望替钱学森争取到一张出入境许可证，这样当钱学森回到美国时，依然可以恢复原有身份。开始时，军方对于这种许可证的合法性也心存疑虑，但在战时的特殊情况下，他们对拿到许可证依然很有信心。果然，几天之后的4月23日，美国移民局发给钱学森一张特别许可证，允许他在返回时保留原有身份。与此同时，空军任命钱学森为上校，给了他一个专家顾问的头衔。

整个4月，钱学森想必和调查小组中的其他成员一样，忙于接种疫苗，申请军事通行证，打点行装。一份来自五角大楼的备忘录建议，除了携带个人物品，军事顾问团的成员还应携带小型急救包、手电筒、太阳镜、匕首，以及“送给金发女郎的小礼物，比如丝袜、口红、指甲油和备用的美军肩章”。这次旅行代号“欲望行动”（Operation Lusty）。4月底，钱学森在弗吉尼亚的砾石点（Gravelly Point）机场登上C-54运输机，飞往欧洲。