归国伊始，茅以升就立志要为国架桥。可是，祖国大地战火连绵，满目疮痍，甚至铁路和桥梁的修建权都掌握在外国人的手中。 翻开建桥工程记录，一项一项都写着外国人的名字，唯独没有中国人自己造的桥：济南黄河大桥，德国人造；郑州黄河大桥，比利时人造；蚌埠淮河大桥，英国人造；哈尔滨松花江大桥，俄国人造；沈阳浑河大桥，日本人造；云南河口人字桥，法国人造；珠江大桥，美国人造···· 1933年，在茅以升从美国归来的第13年，他终于得到了一次建大桥的机会。是年3月，浙江省决定在钱塘江上兴建大桥，以贯通浙江省铁路、公路交通。浙江省建设厅长曾养甫、浙赣铁路局长杜镇远和浙江公路局长陈体诚一致推举茅以升担此重任。
归国伊始，茅以升就立志要为国架桥。可是，祖国大地战火连绵，满目疮痍，甚至铁路和桥梁的修建权都掌握在外国人的手中。
翻开建桥工程记录，一项一项都写着外国人的名字，唯独没有中国人自己造的桥：济南黄河大桥，德国人造；郑州黄河大桥，比利时人造；蚌埠淮河大桥，英国人造；哈尔滨松花江大桥，俄国人造；沈阳浑河大桥，日本人造；云南河口人字桥，法国人造；珠江大桥，美国人造····
1933年，在茅以升从美国归来的第13年，他终于得到了一次建大桥的机会。是年3月，浙江省决定在钱塘江上兴建大桥，以贯通浙江省铁路、公路交通。浙江省建设厅长曾养甫、浙赣铁路局长杜镇远和浙江公路局长陈体诚一致推举茅以升担此重任。
然而在钱塘江上造桥绝非一件易事。钱塘潮是天下奇观，也是诗人吟咏的好题材：“怒挟长风过海门，须臾新潮没沙痕。鲸波吼夜千兵合，雪浪翻空万马奔。”尽管大潮壮观，天下一绝，但对于建桥来说，却是巨大的自然障碍。钱塘江上水、风、土都不比寻常。上游山洪暴发时，水流湍急，下游怒潮倒灌时，波涛险恶，如果上下同时并发，或遇到台风，江水翻腾激荡，势不可挡，而且潮头壁立，可高达9米，破坏力惊人。江底石层全被流沙覆盖，深达40米，流沙极细极轻，一遇水冲，便被卷走，变化莫测，突然刷深可达10米以上。所以杭州人说：“钱塘江无底”“钱塘江造桥－不可能”。茅以升曾两下杭州调查钱塘江建桥的可能性，在经过仔细调查分析之后，得出的结论是，虽然难度极大，但“在有适当的人力、物力条件下，从科学方面看，钱塘江造桥是可以成功的”。
“钱塘江大桥工程处”于1934年4月成立，处长茅以升请来当年美国留学时的大学同窗罗英担任总工程师。1934年8月8日动工兴建大桥，但因筹备、承包商运送工具和材料耗费了很多时间，正式开工是在1935年4月6日。
桥墩需建在坚实稳固的基础上，然而钱塘江底积淀的流沙竟厚达41米。茅以升设计的方案是：在设定桥墩位置的四周，打入穿越泥沙的木桩，并发明了“沉箱法”，即用钢筋混凝土浇制一个长18米、宽11米、高6米、重达600吨的“沉箱”。将无底无盖的“沉箱”运到江里，罩住木桩圈，再用6个3吨重的船用铁锚定置，然后用高压气挤走箱里的水。此时“沉箱”似一间无屋顶的房子，工人们在箱里进行挖沙作业，最后在沉箱上筑桥墩。
建桥墩共需打1440根木桩，但打桩却遇到困难，重夯木桩容易断裂，轻夯则打不下去，一昼夜只能打1根桩。茅以升从浇花壶水能将土冲出小洞中受到启发，首创采用高压水龙带抽江水，在厚硬泥沙上冲出深洞再打桩的“射水法”工艺，一昼夜可打30根桩。一个难题解决了，又一个难题出现了：汹涌的浪潮把“沉箱”推移偏离，一次竟将庞然大物冲到几里外的闸口电厂附近的江中。后来工人提出把铁锚改为10吨重的“混凝土水泥锚”，终于使沉箱固定住了。
造桥虽已使用了机械化装备，但仍离不开人拉肩扛，当时江中正桥桥墩还有一处尚未完工，茅以升、罗英率领工人夜以靠日加工，还巧妙利用自然力的“浮运法”，潮涨时用船将钢梁运至两墩之间，潮落时钢梁便落在两墩之上。桥施工过程中，茅以升集聚造桥人的智慧解决了80多个技术难题，打破先做水下基础，再做桥墩，最后架钢梁的传统造桥程序，采取上下并进、一气呵成的方法，即基础、桥墩、钢梁三种工程一起施工，提高了工程效率。
1937年9月26日，随着一声火车长鸣，钱塘江大桥通车了。人们涌向大桥两岸，为在苦难和战火中诞生的民族钢铁桥梁而欢呼！这座全长1453米的大桥，与近旁的六和塔一起构成了西湖风景名胜区南线雄伟壮丽的风光。
然而，这座通向生命彼岸的桥梁，它的建造者茅以升在设计之初，竟然就有一种连他自己也不愿意正视的预感。他在大桥南2号桥墩上，留下一个长方形的大洞，却没有向任何人解释原因。1937年11月16日下午，国防部派工兵学校一位丁姓教官来到“大桥工程处”，向茅以升出示一封“密件”之后说：“如果杭州不保，就炸掉钱塘江大桥，留着等于替日本人造桥。”
茅以升在南2号桥墩留下的长方形大洞，其实就是预防这一时刻的来临。茅以升以一个桥梁工程学家严谨、精准的态度，将钱塘江大桥所有的致命点一一标示出来，工兵连夜埋设了炸药。
第二天清晨，茅以升突然接到浙江省政府命令：立即开通大桥。原来从上海逃难过来的同胞都拥挤在南星桥码头，过江渡轮运力严重不足。当得知大桥已通，扶老携幼背着包袱的人流和装载物资的汽车，如潮般地涌上大桥。这一天，通过的撤退机车300多辆，客货车2000多辆，难民不计其数。而这一切全是从炸药上通过的，但是撤走的物资其价值远远超过了建桥成本的几倍，何况更重要的是保护了数十万人的生命。
这就是史料记载的“1937年11月17日钱塘江大桥全线贯通”的日子。可是，人们怎么会想到，“所有这天过桥的十多万人，人人都要在炸药上面走过，火车也同样在炸药上风驰电掣而过。开桥第一天，桥里就先有了炸药，这在古今中外的桥梁史上，算是空前的了。
1937年12月23日下午1点，茅以升终于接到命令：炸桥。下午5点，日军的先头部队已隐约可见，人群被强行拦阻，茅以升亲手点燃了导火线。随着一声巨响，钱塘江大桥的两座桥墩被毁坏，五孔钢梁折断落入江中。历经925个日日夜夜、耗资160万美元的钱塘江大桥，最终在通车的第89天瘫痪在日寇侵略的烽火中。中国人的第一座现代化的大桥，竟是以承受如此沉重的民族苦难作为通车典礼的。
这是茅以升一生中感到最长的一天。他后来回忆起那天的情形说，就像是把自己刚生下的孩子掐死在摇篮里。当晚，茅以升在书桌前挥泪写下了八个字：“抗战必胜，此桥必复！”并赋诗一首：“斗地风云突变色，炸桥挥泪断通途，五行缺火真来火，不复原桥不丈夫。”
大桥炸毁后，桥工处全部撤退，茅以升带着在钱塘江大桥建设过程中的所有图表、文卷、相片等14箱重要资料一起撤退。整个抗日战争时期，茅以升在躲避战乱的路途中舍弃了许多家什，却将这些资料珍若拱璧，直到1948年5月，在茅以升的亲自主持下，钱塘江大桥才得以修复，茅公实现了他的誓言。
《中国铁路桥梁史》这样评价钱塘江桥：“20世纪30年代，在自然条件比较复杂的钱塘江上，以当时尚不发达的施工技术，用不到3年的时间，由我国工程师自行设计并监造，建成了一座基础深达47. 8米的双层公铁两用桥，这是旧中国铁路桥梁建设史上的一项重大成就，也是中国铁路桥梁史上的一个里程碑。”
在大桥北堍的绿茵中矗立着茅以升先生的全身铜像，恰似钱塘江大桥的守护神，深邃的目光凝视着这个命运多舛的不朽作品，似有不尽之言。
钱塘江水带着他一生的辛劳、成功的喜悦、殷切的希望，永不停息地从钱塘江大桥的桥孔流过，从四桥、三桥、二桥流过，从依然屹立的海塘脚下流过，也从茅老预见的“世界上最长、最大、最现代化的大桥”－杭州湾跨海大桥流过，一直流到广阔的大海·····
1955年至1957年，茅以升又任武汉长江大桥技术顾问委员会主任委员，他又接受修建我国第一座跨越长江的大桥－武汉长江大桥的任务。1955年9月，大桥正式开工，到1957年9月25日建成，比原计划提前两年。1957年10月15日，武汉长江大桥举行落成典礼。
1958年在北京修建人民大会堂时，周恩来总理在工程设指出：“要有茅以升的签名来保证。”党和国家领导人对以升非任，茅以升也对工作极其负责，他对人民大会堂的结构设计作了全审查核算，最后签了名。
等以升一生学桥、造桥、写桥。他在中外报刊发表文章200条篇。主持编写了《中国古桥技术史》及《中国桥梁－古代至今代（有日、英、法、德、西班牙五种文本）。著有《钱塘江桥》《武汉长江大桥》《茅以升科普创作选集》（一、二）《茅以升文集》《中国古桥与新桥》等。
新中国成立后，茅老一直任铁道研究所所长，铁道科学院院长，全国科学技术协会副主席。自1954年起当选为一至五届全国政协委员、全国人民代表大会代表、人大常委会委员。茅以升为我国和世界桥梁建筑事业做出了卓越的贡献。1989年11月12日病逝于北京。
回首一生，他最倚重的桥，是心中那座：
人生一征途耳，其长百年，我已走过十之七八。回首前尘，历历在目，崎岖多于平坦，忽深谷，忽洪涛，幸赖桥梁以渡。桥何名欤，日奋斗。
如今，昔日的唐山交通大学已在时间与历史的演变中，华丽转身为西南交通大学，这所历经120年风雨治桑的华夏名校，虽历18次搬迁校址，但依旧薪火相传，依旧弦歌不断，依旧人才辈出，今天已经发展成为一所以工科为主，工、理、管、经、文、法等多学科协调发展，拥有九里、犀浦、峨眉三大校区的全国重点大学。
1991年，为永久纪念这位和学校同龄的一代宗师和交大校友，学校在九里校区图书馆前建造了一尊茅以升半身铜像，并把学校主干道路以他的字－“唐臣”命名。2006年5月16日，恰逢茅老诞辰110周年，一尊青年茅以升铜像在西南交通大学110年校庆的鞭炮声里矗立在该校峨眉校区。
从此，一脸谦和、满目慈祥的老校长，就这样在成都平原的青山绿水之间，在峨眉山区如诗如画的风景里，宛若生前一样，深情注视着这里的一草一木，默默迎送着进进出出的学子们。茅以升，这个响亮的名字早已和这所名校深深地融为一体，如同一棵参天大树，广植于芸芸师生的心间。而据校方统计，每到九月，大学开学、新生报到的日子，正值蓉城百合花次第开放的季节，在满城沁人心脾的花香里，每年几乎都有近百名来自唐山这片茅以升院长当年求学发祥之地的青年才俊，他们远涉千山万水，或只身前来，或结伴而行，或父母相伴，慕名投身到这所名校厚重温暖的怀抱里，来到曾经的老院长身旁，就像当年少年茅以升负笈北上一样，激情澎湃地放飞多彩的青春，追逐人生的梦幻，实现自己的理想······
