羅沛霖回憶說：
自從奔赴延安參加革命起，我就時刻以一名共產黨員的標準來努力要求自己。1939年，黨組織“撒”我到大後方重慶去經受鍛煉和考驗。在當時的白色恐怖籠罩下，我堅持參加地下黨組織的各項活動，努力完成組織委派的任務。
在重慶，羅沛霖在周恩來領導下從事地下工作。他向中共中央南方局領導董必武（後來曾任中華人民共和國副主席）和徐冰（後來曾任中共中央統戰部部長）申請加入中國共產黨。經過董必武和徐冰研究之後，徐冰正式通知羅沛霖：“為了便於做統一戰線工作，根據董老的意見，決定你留在黨外，做黨外布爾什維克。組織上是按照一名黨員的標準來要求你的，組織上是信任你的。”
也就是說，羅沛霖雖然名義上不是中國共產黨黨員，實際上已經成為中國共產黨黨員。直到1956年3月，羅沛霖才不再做“黨外布爾什維克”正式加入中國共產黨。
在重慶，羅沛霖不僅在周恩來領導下工作，跟周恩來有許多接觸，而且在1945年8月毛澤東來到重慶談判時，還在紅岩村受到毛澤東的接見。
羅沛霖這位“紅色科學家”又是怎樣來到美國、來到錢學森身邊的呢？
1947年，羅沛霖在天津從事地下工作。據羅沛霖回憶：
我到天津以後，有一天孫友餘來了，代表黨組織，他對我說，你是不是想辦法到美國去一趟，去學習學習，去開開眼界吧。全國解放指日可待了，解放以後我們要搞社會主義建設，得個博士回來，也是我們的光榮。
羅沛霖前往美國，其實主要的原因是中共派他到美國在中國留學生和教授中開展統戰工作，爭取他們回國。然而，羅沛霖隻有正兒八經地成為美國大學的博士研究生，成為在美國的中國留學生中的一員，才便於開展統戰工作。
別人去美國留學，要麼拿中國政府的獎學金，要麼拿美國大學的獎學金，而羅沛霖又是另類，他是中共黨組織給了他500美元，作為去美國的費用！在當時，中國共產黨尚未成為中國的執政黨，能夠拿出500美元送羅沛霖到美國去，名義上說是讓羅沛霖本人“得個博士回來”，而實際上羅沛霖擔負著重要的統戰工作任務。
光是有了路費，羅沛霖去不了美國。恰恰在這個時候一1947年夏日，錢學森回國探親。當錢學森來到北京時，羅沛霖找到了他。老朋友12年沒有見麵了，久別重逢，分外欣喜。羅沛霖也就請錢學森幫助他辦通前往美國的手續。錢學森建議羅沛霖去加州理工學院學習，並為羅沛霖寫了推薦信，信中說：“我對於羅沛霖先生超越常人的獨特創造力，有深刻的感受。”
於是，羅沛霖憑借錢學森的介紹，開始與美國加州理工學院聯係入學問題。最初，羅沛霖隻是打算去讀碩士研究生。對於羅沛霖來說，他從交通大學畢業已經12年了。這12年之中，他的大部分時間用於地下工作，並沒有多少時間從事科學研究。他的英語也荒疏了。他必須迎頭趕上——也就在這12年間，錢學森已經成為美國名牌大學麻省理工學院的正教授，成為美國知名的科學家。
借助於老校友錢學森的推薦，1948年9月，羅沛霖進入加州理工學院攻讀博士學位——校方認為羅沛霖不必讀碩士，可以直接讀博士學位。
這一回，羅沛霖一改當年在交通大學學習時聽課心不在焉的脾氣，以高度的責任感全身心投入學習。他的頭發一下子掉了許多。他到底是一個高智商的人，在久離校園生活的情況下，他竟然以23個月的時間，拿下了博士學位！與此同時，羅沛霖在留美的中國學生以及教授之中，廣泛開展統戰工作，爭取他們回國。
就在羅沛霖進入加州理工學院一年之後，錢學森一家從美國波士頓的麻省理工學院，搬到了加州理工學院。
與錢學森曾經有過那麼親密的友誼，羅沛霖理所當然成為錢學森家中的常客，成為錢學森的“紅色”摯友。無疑，羅沛霖把錢學森鎖定為重要的統戰對象。
“應該回袓國去”
錢學森為美國火箭、導彈的研製貢獻良多，卻竟然被美國“驅逐(deport)出境”！