1936年，屠守锷抱着航天救国的决心，考入清华大学机械系，一年后转入航空系。全面抗战爆发后，又随学校师生赶赴昆明，在西南联合大学完成学业。1940年，屠守锷从清华大学航空系顺利毕业。1941年，前往美国麻省理工学院航空工程系攻读硕士学位。1943年，获得硕士学位。

在得知抗战胜利消息的第二天，他来不及作任何准备，毅然辞职回国。归心似箭的屠守锷从美国东部，历时40余天到达西海岸的旧金山。由于没有去中国的客轮，他就搭乘去青岛的运兵船，历经3个月的时间终于踏上了祖国的大地。

1957年，屠守锷受邀到刚成立的导弹研究部门——国防部第五研究院从事国防科研工作。从此，他的命运便与中国航天紧紧联系在了一起。

1965年3月，中央作出重大决定：尽快造出中国首枚远程导弹，屠守锷被任命为该工程总设计师。他把所有的精力、智慧都高度集中在工作上。1980年5月18日，作为我国第一枚远程导弹的总设计师，屠守锷在“可以发射”的鉴定书上签下了自己的名字。随后，伴着惊天动地的巨响，导弹穿过云端，越过赤道，精准命中了万里之外的目标。这标志着我国战略导弹核武器达到了新水平，拥有了洲际打击能力。

在对我国远程导弹攻关的同时，屠守锷还担任了长征二号运载火箭的总设计师。1975年11月，由远程导弹改进而成的长征二号运载火箭成功发射了我国第一颗返回式遥感卫星，使我国的运载火箭开始进入实用阶段。

从仿制到自行研制的艰难历程中，屠守锷参与了我国“八年四弹”等发展规划的制定和型号研制。这位从少年时代起便以航空救国为己任的科学家，直至生命尽头，始终奋斗在中国航天事业的第一线。