1967年1月23日，夺权行动推翻了钱学森和七机部的领导层。夺权的头头是年轻的导弹工程师叶正光，他是著名的共产党将领叶挺的儿子。当时他读到了毛泽东对上海夺权认可的消息，准备了几天后采取行动。“这是一场自上而下的夺权，”几年后他回忆道。“这是中央政府批准的。实际上，我们向周总理和聂帅提出了报告请他们批准夺权。北京的各部委开始造各部领导的反时，我们曾向李富春副总理提出也要造反。”
1月23日晚上10点，叶正光接到副总理办公室的电话，准许他们在七机部夺权，只要求造反派不要“过分”。有人建议叶正光效仿一星期前二机部夺权的先例。叶放下电话后，就让他的助手把钱学森、部长王秉璋和其他四名副部长从床上叫起来，半夜三更到王秉璋的办公室出席会议。
他们来的时候看上去很疲惫，穿着便服。叶正光由八到九个簇拥着，通知他们七机部的权力已经被接管。
只看到钱学森脸上血色全无，站立不稳几乎昏了过去。身体健壮的王秉璋从后面扶住钱学森，才使他不致昏倒在地。叶正光让钱学森坐下。他轻轻地告诉钱学森不用担心，他是受到保护的，仍然是副部长。然后，叶正光要求钱学森和他的同事们对此次夺权表态。钱学森和两位副部长立即表示支持，王秉璋和另外两位副部长则表示反对。王秉璋称他的权力直接来自国家的中央政府。当叶正光要求他交出七机部的大印时，王严词拒绝。
印章在中国传统中象征着权威。在中华人民共和国，它们是拳头大小的木质圆盘，篆刻有国家的宪法象征：由一个红色圆圈围绕的天安门城楼。每个部门都有自己的印章，在第七机械工业部，它们被锁在主楼三层的金属保险箱中。因为王秉璋拒绝交出印章，造反派只好用喷枪将保险箱切开。从此以后，1月23日在整个七机部被称为“916夺权日”。在七机部，钱学森留任，王秉璋下台，叶正光得到了“总勤务员”头衔。
尽管被夺权所惊吓，钱学森安很快恢复了镇定。第二天，他恢复了平静，甚至有点高兴。他在七机部二楼的会议室里对着数百人发表了一个赞扬叶正光和造反派的讲话。他满意地说道：“这是我第一次呼吸到了新鲜的空气。”
但是，夺权后他的地位急剧下降。在叶正光掌权后，钱学森受到了与其他普通员工一样的待遇。他第一次不得不像别人一样到食堂吃饭。七机部的导弹科学家还记得钱学森站在大饭厅里，看上去有点困惑，因为他从前从未在在食堂里排过队。他有点不知所措。一位局长看到了钱学森的困境，给他端上了一碗面条。钱学森困惑而尴尬，独自一人把饭吃了。他的低职位维持了几个月，周恩来宣布七机部的夺权无效，叶正光手里的权力和大印又转到王秉璋手里。
1968年6月8日，暴力达到了顶峰，七机部杰出的冶金专家姚桐斌被两名男子用钢管打死。庄逢甘回忆说：“这位冶金专家去世后，王秉璋发了命令，不允许再发生这种事情。” 1968年，周恩来指示第七机械工业部军事管制委员会起草一份应受到国家保护的专家名单。周恩来特别要保护从事导弹和卫星项目的科学家，并派出警卫员保护他们免受人身伤害。在其他科研机构暂时瘫痪的同时，导弹研究仍是国家的头等大事。钱学森属于仅有的五十名受到北京政府保护的顶级科学家之列。
在1960年代的最后几年，钱学森显然是北京最有权力的科学家之一。他被授予了国务院科学技术委员会里崇高的职位——可能相当于将军，该委员会后来被纳入军队的国防科学技术委员会。作为人民解放军的一位主要领导人，他出席人民大会堂的招待会，担任中共中央委员会的候补委员，并以高级官员的身份出席外国使馆的招待会。西方媒体报道说，钱学森毫发无损地幸免于文化大革命的劫难。
即便如此，文化大革命对他全家都产生了深远的影响。永刚刚从高中毕业，而永真则在高中的最后一年，但对于他俩来说，大学无疑是上不成了。中国的大学几乎全都被关闭了。教授下放到全国各地与农民一起劳动。幸运的是，对于永刚和永真来说，父亲的地位使他们免于下农村劳动，他们加入了人民解放军，十多年后才恢复学业。
蒋英担任教授的中央音乐学院文革期间关闭了。1969年，蒋英差点儿去郊区跟她的同事们一起劳动，但是在她打算离开的那天，学院收到了一位高级政府官员打来的电话，阻止蒋英下乡。该官员说，为了保护她本人和钱学森的安全，她必须留在北京。于是，蒋英被分配到托儿所，照顾下乡的教师的孩子们。人们记得她特别和善：花自己的钱给孩子们买零食，给他们补袜子衣服，生病时送他们去医院。她甚至从自己家里搬来一张沙发捐赠给托儿所。她在文革时期简直是代替了孩子的母亲。
毛泽东曾经的得力助手林彪死后，钱学森及其家人经历了一段艰难时期。1971年9月12日，林彪夫妇在看似企图越境叛逃到苏联的过程中丧生。对于大多数中国百姓来说，这次事件无非显示了毛泽东的核心圈内权力的反复无常。就在两年前，林彪因其在中苏边境争端中的勇敢而受到称颂。现在他被毛泽东谴责为叛徒。林彪事件的余波震荡整个北京城，导致一场清洗，数百人遭到逮捕和审讯。没有人可以逃脱严格的审查，即便是七机部下层的工程师也如此，他们吃惊地得知，他们为将来的宇航员训练而设计的振动床实际上属于治疗林彪失眠症的秘密计划。那些与林彪有疏远关系的人只是被调查问话。关系密切的人就糟糕多了。与林彪十分亲密的七机部部长王秉璋则被关押了好几年。
仅仅一年前，钱学森以为林彪是毛的继承人，无意地发表讲话吹捧林彪。一位工程师回忆道：“钱学森以为林彪是忠于毛的，实际情况太复杂他也弄不清楚，结果他遇到了大麻烦。他必须作检讨，承认自己在1970年犯了政治上的重大错误。”钱学森的检讨内容没有公开，因为党内会议纪录属于机密。不过群众中有传言，说钱学森被要求写出书面检讨交给党组织。
那次事件后，钱学森和他的妻子待人似乎变得生硬起来。钱学森在中国的一位同事的女儿是有机会观察到这种变化的少数人之一。（为了保护她，这里隐去她的姓名。）在文化大革命期间，她的母亲不幸同毛泽东夫人的敌人曾有故交，因而被隔离在“牛棚”中，所谓牛棚，是指一种临时关押地，牛棚里的人受到同事的监视、审问，被迫作检查。她受到两名妇女持续不断的审问，被指控为美国间谍。那个自愿下乡的女儿在1971年回到北京，她拜访了钱学森家，以为会得到一些安慰。
对她而言，这是一次很突兀的经历。在她小的时候，钱学森的妻子通常会带着“西方政客”那种淡淡笑容与她说一些甜蜜的话。而这一次，钱学森夫人看她的表情里带着轻蔑，甚至有点生气。这时，这位钱学森同事的女儿才注意到蒋英穿着蓝色军装，给人以高级干部的印象。接着，钱学森夫妇开始起批评起她的家庭来。钱学森谈到，听说她母亲在牛棚里不老实，他尖刻地说：“你母亲交待问题就像挤牙膏一样。”同时，蒋英上下打量着她，眼里毫无笑意，对她的话都用说“嗯！”或“哦？”来应付。多年以后，这位受到伤害的钱学森门生的女儿说，“我难以理解。” “我以为他们是好朋友。”
钱学森夫妇误以为她被送下乡是一种惩罚，对她说话的语气是冷漠的。他们对她说：“我要是你的话，我会回乡下去。”钱学森的同事的女儿原来想告诉他们她是自愿下乡的，但是这时决定不再谈下去了。她后来回忆说：“我不想玩他们的政治游戏。”从那次拜访之后，她再也不想与钱学森夫妇交往了。
差不多这个时间，有机会见到钱学森的还有一个人查里克（Joseph Charyk），他以前是钱学森在加州理工学院的学生，曾担任美国空军部的助理部长和副部长，当时是COMSAT（通信卫星公司）的总裁兼董事。1972年初，查里克到中国建立卫星通信设施，为尼克松总统访问中国时向美国电视直播作准备。查里克抵达后，问中国官员是否可以面见钱学森。之后不久，中方主人把查里克带入一家优雅的餐厅，接着钱学森也带着几名随从人员到了。
钱学森首先问查里克他能否用中文致正式的欢迎辞。接着他在讲话中谴责某些失势的中国官员，译员为客人们逐字翻译了这些话。说完这些之后，钱学森说：“现在我们可以坐下来吃饭了”，在那晚其余的时间里，他都用地道的英语说话。查里克说：“在我看来，无疑是有人要求他发表那个小小的演说。”
晚宴的气氛很亲切，查里克和钱学森谈到了旧日的熟人和朋友。在问及钱学森的工作时，他回答得含糊其辞并把话题岔开。晚餐后，两个人在餐厅的庭院里散步。期间查里克告诉钱学森，他听到了一个谣传说他病了。钱学森话外有话地说，人的身心之间存在着紧密的联系，现在中国的情况发生了变化，他感觉也好了。查里克说：“我认为这是有所指的，是指他在文化大革命期间可能有过不那么愉快的经历。”
回头去看，钱学森一定意识到，他在这段时间里有多么幸运，因为他当时很可能被下放农村，被判入狱或被杀害。当年没有人是真正安全的。钱学森有着完美的科学资历，但这并不能保证他免于受到攻击：全国顶尖的核物理学家钱三强在1968年被批判为“走资本主义道路的当权派”和“特务”。钱学森有一些政治权力并和领导层关系良好，但这也不能保证他免受攻击：他出身于富裕的家庭，在敌对国家度过了二十年，并且娶了一个国民党高官的女儿。
即使钱学森的家庭出身清白，来自于普通农民家庭，还是不能保证他没有危险。他的同事郭永怀出身于可靠安全的农民家庭，但在1968年12月的一个雨天，他因飞机失事而丧生。经验不足的飞行员误读了空中交通管制人员的信号，使飞机着陆的时候发生倾斜而爆炸起火，机上人员无一幸免。郭永怀的女儿后来说，这起事故主要原因是文革期间推行的政策使得不称职的人占据了重要岗位。
回首这些不堪的往事，钱学森看到了同样的命运也可能会落到自己头上。他有许多朋友被关进过牛棚。有些朋友受到了折磨。罗时钧，1951年在加州理工学院获得航空学博士学位，钱学森是他的论文导师，他不仅眼看着妻子被她的同事逼得自杀，他本人也被红卫兵关押在办公室里，近一年的时间里被严重剥夺睡眠。这些人不分日夜审讯他，指控他是美国间谍，在他试图睡觉时一巴掌将他打醒，以至于他神情恍惚产生幻觉。罗时钧幸运地活了下来，回到了被抄过的家中，他的孩子们过着像被捕猎的动物一样的生活。
钱学森在多年后说：“如果不是周总理在十年动乱的岁月里，费尽心力保证我的安全，恐怕今天我已不在人世了。”（本文译者注：这是1991年10月16日，国务院、中央军委授予钱学森“国家杰出贡献科学家”荣誉称号时，钱学森在授奖仪式上的讲话。）
邓小平掌权时期
1975年1月，毛泽东任命邓小平为中国人民解放军总参谋长兼中央军委副主席。同年，邓小平的主要支持者之一张爱萍也得到提升，并被任命为国防科学技术委员会主任，这使他成为了钱学森的上司。
但是到那年晚些时候，毛泽东开始觉得邓小平和周恩来在设法消除他在文化大革命中所取得的一切成就。到11月底，毛泽东转而反对邓小平，邓小平被罢黜，遭到公开批判。
在邓小平失势之时，钱学森在一次高级党委会议上发言批判张爱萍，他指控张帮助邓小平搞复辟。他还写了一张大字报批判张爱萍，贴在北海公园附近的国防科委大楼里。钱学森在大字报中揭发了1960年代他陪同张爱萍前往导弹发射场事发生的事。当时张爱萍似乎曾指着地图说：“这是蒙古。它曾经是中国的领土。”钱学森想用这句话来指控张爱萍是民族沙文主义者，他想把蒙古从苏联手中夺回来。这张大字报，被原原本本地转抄传遍了北京。
1976年1月8日周恩来去世后，邓的处境更加恶化。在当局试图撤除天安门广场上悼念周恩来的花圈时，发生了十万人的暴动，有数百人被捕，邓小平立即被指控为骚乱的后台。当时，毛泽东正式罢了邓小平的官，撤销了他的所有职务，只保留了他的党籍。四人帮的支持者再次在七机部内发动了批判邓小平和张爱萍的运动。有些干部受到迫害，员工队伍发生分裂，整个七机部陷入混乱。
毛泽东于1976年9月9日逝世。在五天的哀悼期间，钱学森曾担任了毛的守灵人。 1976年9月16日，《人民日报》发表了钱学森写的一篇文章，题为“终身不忘毛主席的亲切教诲”。文章颂扬了毛泽东及其对自己的影响，文章中说：“毛主席把我从在外国的困境中拯救出来，又亲手把我引上了革命的道路，从旧的传统观念的束缚中解放出来。”他还严厉批判了刘少奇、林彪和邓小平，称他们为“我们要走革命道路的科技人员的死对头”。
钱学森很快将会意识到，这篇文章是一个可怕的错误。 10月6日，军方对“四人帮”发动了一场政变，逮捕了毛的遗孀和她的盟友，把一切可以想象的政治罪名加到他们的头上。虽然毛泽东选择的接班人是来自湖南的党的总书记华国锋，邓小平迅速第二次复出，其速度惊呆了钱学森，邓在1978年3月成为中国共产党的主席。〔本文译者注：邓小平1977年7月恢复中国共产党中央委员会副主席的职务，1978年3月当选为中国人民政治协商会议第五届全国委员会主席。〕
钱学森急忙地修补他的政治地位受到的损害。他声明效忠于邓小平新政权，并谴责了“四人帮”。 1977年7月，《红旗》杂志发表了他的文章《科学与技术》，文中写道：“‘四人帮’当然反对我们赶超世界先进水平。”他在《经济管理》杂志上指责林彪和“四人帮”使得中国仍然是世界上最贫穷的国家之一。
对钱学森来说，不幸的是，邓小平的复出使张爱萍重新获得了权力，再次成为钱学森的上司。一位工程师说：“对于钱学森来说，给张爱萍贴的那张大字报真是莫名其妙，” “如果他要批判张爱萍，他只要照抄报纸上的批判稿就行了，他本该随大溜，人云亦云。人们听过后也就忘了。钱学森的问题是他喜欢标新立异，这么一来，人们会永远记住他这些话。”
主要因为钱学森对邓小平和张爱爱萍的批判，他开始失去在中国导弹体系中的权力。杰出的科学史家和民主活动家许良英推测道：“我相信1976年以后，钱学森日子不好过。”钱学森的地位慢慢地被架空，在重要会议上受到尊敬，但一般不受重视。在1970年代后半期，由张爱萍主持新的导弹研发计划，导弹科学家们注意到渐渐地，钱学森在会议上被人们回避，受到年轻而更有权的同事冷落。他会坐在会议室里，目光呆滞，设法不理睬对他的嘲讽。“如果你那时见他，会发现他的心情不很愉快。” 导弹科学家、后来叛逃到美国的华棣如此回忆， “他的心情一点也不好。他在会议上变得非常沉默寡言。”
“文化大革命”结束后，在邓小平的领导下，中国逐渐从动乱中恢复过来。长期停滞不前的科学与工业建设在20世纪70年代末重新开始。钱学森的家庭也恢复了正常。钱永刚参了军，钱永真被上海军医大学录取。蒋英重回中央音乐学院，继续授课并将外国音乐介绍到中国来。
钱学森开始对许多事情产生兴趣。20世纪70年代末到80年代，他担任了多家科普杂志的顾问和科学协会的名誉会长，替航空杂志写卷首语，亲手给自己的崇拜者回信。他对不同话题发表自己的意见，滔滔不绝地谈论针灸和沼气，并敦促将对不明飞行物的研究纳入到地理教学中去。他还提议，建立研究垃圾回收系统的特别国家委员会。他盛赞中国女性，认为她们的智力一点儿都不比男性逊色。（以上二段被归入中信版译本的第二十四章，成为该章倒数第四、第三段。）
钱学森也成了中国政府的代言人，赞扬社会主义的美德。1981年7月25日，他在人民大会堂举行的一次会议上宣布：“我们不能不大声说，中国共产党是伟大、光荣、正确的党。”他把中国科学的进步归功于社会主义制度。他说起社会主义就像一个新皈依宗教的人一样真诚和热情。比起马克思主义和毛泽东思想，他自己的思想极为渺小，就像“大海中的泡沫”一样微不足道。同时，钱学森强调，中国人并不逊色于西方强权。在1982年9月4日的第十二届全国人大会议上，钱学森说中国核武器的研发证明中国人“绝对不笨”。三个月后，他在全国人大的一次小组会上发表讲话，声称中国人一点也不比西方人差。
钱学森的这些宣传性讲话，毫不令人惊讶，但是他的讲话触及到超自然现象领域，就让人吃惊了。1979年，他在颇具争议的超感官知觉（ESP）这个问题上表了态，从而在全国引起了激烈的争论。争议始于一个中国西南四川省的十二岁男孩唐雨，他声称能阅读放在耳朵后面的纸上的文字。报纸报道说，这个男孩有超感官的知觉，可以“听到”写在纸上的文字，而四川省领导杨超则相信这个孩子的说法。突然间，全国各地也纷纷发现具有ESP的人。让人联想起在这同一十年中席卷美国的UFO狂潮。
钱学森在《科学与技术》杂志上的一篇文章中指出，在全国各地发现了将近一千名具有ESP的青少年。他说，也许ESP与气功这种古老而神秘的中国康复艺术有联系。钱学森推测，最著名的中医师可能都是气功大师。他敦促政府投入更多的资源进行大脑的研究，以便了解更多有关ESP，气功和针灸的知识。钱学森宣称，这项研究可能是科学的下一个重大突破。
钱学森在加州理工时的学生，现在是斯坦福大学的航空学教授范·戴克（Milton van Dyke），亲眼目睹了钱学森对于这个课题热情。在1970年代末或1980年代初的某个时候，范·戴克有机会亲自在酒店会见了钱学森。他回忆说，钱学森拿一张纸，在纸上写下一个名字或数字，然后将它举到他头上。他告诉范戴克，一个小男孩能够“听到”这些字。范·戴克说：“坦率地说，我感到惊讶。” “我差一点跟钱先生说，恐怕你在北京有魔术师吧？但是我没有说出来。”
加州理工学院人们熟知的钱学森，那个除了数学证明或科学事实外，对其他任何事物都不能容忍的人，今天变成了什么样的人？ “真是截然相反，与我记忆中的他如此不同，”他从前的学生亚当森（Thomas Adamson）听到钱学森痴迷于ESP的故事时说，“当年在他身边，永远都是‘除非你能写出来或证明出来，否则都是废话！’” 钱学森的行为使他从前的熟人感到困惑。他们想知道，他疯了吗？还是老糊涂了？可能被中国政治压垮了？在他们眼里，只有一件事是确定的：加州理工学院的人们曾经爱过、恨过或恐惧过的钱学森永远消失了。