但是五十年代初，像郭永怀这种级别的科学家很难回国。好在1955年内瓦会议之后，美国取消了中国学者的回国禁令。师兄钱学森又写信给他，请他们一家三口尽快回国。

郭永怀收到信以后非常开心，在一次朋友聚会上，他当众烧掉了自己在美国十几年来的研究笔记，声称不惜一切，也要回到中国。

当时很多人为郭永怀感到惋惜。因为当时中国还很贫穷、落后，谁也不知道回国之后会怎么样。再说那些研究笔记和学术资料，全是他十几年的心血。

可是郭永怀却说，笔记烧掉了不可惜，因为真正的知识都存在他的大脑里。后来，当郭永怀登上“克利夫兰”号准备回国的时候，被告知启航延时了。

随后，有几名美国特工登船搜查他们的行李，结果当然是什么都没有找到。当时同行的几个科学家才意识到，假如不是郭永怀提前烧到那些笔记，或许他们就走不成了。

郭永怀顺利回到祖国以后，于1957年6月在《光明日报》发表文章说：“这是一个千载难逢的时代。作为一名中国人，我有责任回到自己的祖国，和人民一道建设我们美丽的山河。”

回到中国以后，郭永怀先是加入了刚刚成立的力学研究所，担任常务副所长，后来又在中科院创办物理系，担任系主任，为国家培养物理学人才。

1958年，人民解放军炮击金门以后，美国方面增兵台海，采用了能装载核弹头的8英寸榴导炮，针对中国进行了核演习。面对西方势力的“核讹诈”，中国决定造自己的原子弹。