一开始，钱学森对驱逐令的上诉并不成功。1952年2月，美国移民局的官员驳回了格兰特·库珀的上诉，否认主持听证会的官员因不恰当地使用证据而作出驱逐钱学森的决定。他们认为，钱学森在20世纪30年代的所作所为均显示他确为一名共产党。在他们看来，无论如何，钱学森曾试图带着可能威胁美国安全的文件离开美国，而在接受关于这些科学文件的用途的质询时，表现得含糊其辞。更重要的是，移民局还表示，尽管钱学森说他并不一定永远留在中国，但他却没有申请重新入境许可证，这会让他根本回不了美国。

李·杜布里奇对这一决定怒不可遏。1952年2月25日，他写信给格兰特·库珀说：“这个决定不是基于当且仅当一个人的罪行无可置疑时才推定他为有罪的原则，而是认为，只要有理由对一个人的清白产生怀疑，就可以认定这个人有罪。”他希望库珀继续上诉，并强调钱学森所携带的那些所谓保密文件实际上毫无秘密可言。3月6日，库珀托人传话给杜布里奇，告诉他自己已经再度向移民局提起上诉，如果这次上诉再被驳回，库珀将写信给总检察长。他已经作好了在1952年5月在华盛顿为钱学森的案子战斗到底的准备。

然而，这些努力最后均以失败告终。1952年11月，钱学森的最后一次上诉被驳回。库珀警告钱学森说，接下来的一年里他可能随时被捕入狱。与此同时，杜布里奇写信给助理总检察长斯坦利·巴恩斯，请求他推荐在司法部工作、可能对钱学森施以援手的人。杜布里奇表示，他愿意前往华盛顿，与这些人亲自会面。他写道：“我个人坚信，钱学森永远会忠实地为美国服务。对他的种种不公正待遇会令美国失去一个天赋异禀的科学家所贡献的无价的科学服务。”

杜布里奇从巴恩斯那里得到的回复并不鼓舞人心。巴恩斯回信说，他已经和移民局的特派员阿盖尔·麦基确认过了，后者告诉他，钱学森已经穷尽了所有可能的法律救援方法。杜布里奇还辗转获悉，因为对整个情势越来越愤懑失望，钱学森已经不太可能继续与美国政府抗争了。在这时候，加州理工学院的其他人也准备索性放弃斗争。

由于别无选择，钱学森只好继续工作和教学，以此保持智力上的活跃。他静待接下来的事情发生，不管那将是什么样的事情，也不管将会在何时发生。他转换了研究领域，转为开展博弈论和经济行为的研究。1954年，钱学森出版了《工程控制论》（Engineering Cybernetics），一本关于通讯和控制系统的教科书。这本书一问世便大受欢迎。

几年后，麻省理工学院教授、知名控制论专家华莱士·范德·维尔德（Wallace Vander Velde）用“非同凡响”和“那个时代的卓越成就”来描述这本书。

钱学森的精神能量继续释放着炫目的智慧火花。有一次，当钱学森在黑板上演算一个很长的推理证明时，一位学生打断了他，向他请教与此无关的另一个难题。钱学森开始时没有理睬那名学生，继续在黑板上书写等式，直到写满了整整4块10英尺长4英尺高的黑板。“他居然能把那么多东西都记在脑子里，这真了不起，”弗雷德里克·哈特维希回忆道：“但是当他转过身来，随即给出那个学生刚刚问起的那个难题的答案时，我们全都佩服得五体投地。他是怎样做到一边大写板书，一边同时解决两个难题的呢？我永远都想不明白。”

奇怪的是，尽管身处困境，钱学森此时却成了一个温和得多的老师——或许这正是困境使然。在此期间，在一些学生的记忆里，当学生在工作时间向他请教问题时，钱学森永远都是那么谦逊有礼，有求必应。“我喜欢和他谈话，”第一个拿到钱学森负责的古根海姆奖学金、同时也是钱学森门下第一个从加州理工学院拿到博士学位的学生罗伯特·梅格莱布里安（Robert Meghreblian）回忆道，“有时候我只不过是跑到他的办公室里去问声好。我坐在窗台上，钱学森在屋子里来回踱步，和我讨论不同的话题。我发现他感情极其丰富，而且与我趣味相投。我把他当朋友看待。”梅格莱布里安承认，钱学森在麻省理工学院的时候或许是个糟糕的教师，但当他回到加州理工学院之后，“显然他已经改变了许多”。

有时候，除了直接把答案告诉给学生，钱学森还会问他们一些关键性的问题，让他们了解到还需要进一步关注的一些事项，从而促使他们走上正确的方向。钱学森甚至改变了有些学生的一生。他曾替一位非常有潜力的硕士研究生卡尔·霍姆奎斯特申请到了海军的许可，让他可以顺利完成自己的博士论文，进而最终实现其梦想——1970年，霍姆奎斯特成为美国海军研究部门的主管。

然而，年复一年，随着局势未能得到任何缓解，钱学森开始从加州理工学院的社交圈子中淡出。一些教授开始躲着钱学森，因为担心如果和他走得太近，自己也会成为被调查的对象。他的一名学生优素福·约勒观察到，钱学森表现得越来越没有耐心，越来越容易生气，他因此换了一位加州理工学院教授来担任自己的论文指导老师。到1954年的时候，钱学森看起来比以往任何时候都更孤僻和情绪化。人们对他的担心与日俱增。“他看起来精疲力竭，不堪重负，”加州理工学院校友富兰克林·迪德里希回忆道，“我不知道他和政府之间发生的那些事，还以为他是病了呢。”