中国土力学的开拓者
上世纪30年代，国际上对土力学的研究还刚刚开始。茅以升在钱塘江大桥施工中遇到桩打不下和沉井下沉、发生歪斜等现象，经过对钱塘江流沙的研究，他感到土力学是当前迫切需要研究的课题，立即开始刻苦钻研，很快掌握了这门新兴学科。他对库伦土压力经典理论中所存在的问题有独到的见解，经常与国际土力学及基础工程学会的创始人太沙基教授通信讨论研究。1938年至1941年间，他在唐山工学院开课讲授，是我国第一个讲授土力学课的人。同时向全校师生做“Stresses on Retaining Wall”等学术报告。1940年，茅以升请中国工程师学会设“石渠奖金”，专奖研究土力学的优秀会员。1948年，他在上海发起“中国土力学及基础工程学会”。中华人民共和国建立后，基本建设工作全面铺开，面临许多复杂的地基基础问题，急需土力学与基础工程方面的人才与技术。这时，茅以升认为应尽一切努力普及并提高土力学知识，他于1952年在中国土木工程学会组织成立了土力学小组，举办土力学学术交流和普及讲座。在他的倡仪下，这种土力学学术活动逐渐传播到天津、上海、南京各地。1957年，茅以升主持成立了全国土力学及基础工程学术委员会，并成为国际土协的团体会员。同年，他代表我国土力学学会参加了在伦敦举行的第四届国际土力学及基础工程学术会议，为我国土力学界在国际上取得了应有的地位。几十年来，我国土力学与基础工程科学技术已有显著的提高与发展，这一切与茅以升的长期领导和关怀是分不开的，他对我国这一科学技术的开拓、发展有着不可磨灭的功绩。
铁道科技事业的开拓者
1950年，茅以升被任命为铁道技术研究所（后改为研究院）所长时，全所只有60人，4个研究组，只能从事一些试验工作。他不计较单位大小，职位高低，他考虑的是，要发展铁路运输事业，必须发展铁道科学技术，铁道科学是一门内容极其复杂而理论又比较高深的综合性的“技术科学”，这是一个需要开拓和发展的领域。他一方面亲自主持院务工作，另一方面以研究院为基地，研究科学管理、科研方针，中国铁路建设与铁路科研的关系，进一步发展他的教育、生产、科研相结合的思想。这一期间，他结合在科研管理上遇到的问题，先后发表了20多篇论文和文章，如《科学研究的组织和体制问题》、《我国铁路科学研究的远景》等，阐述了科学与生产之间的关系，基础科学、技术科学（应用科学）、生产技术之间的关系。他认为在基础科学与生产专业之间，技术科学是桥梁，产业部门的研究机构的任务是使技术经验理论化，学科理论实用化。生产技术是技术科学的实践，实验技术则是基础科学与技术科学的实践。对生产而言，实验技术是生产技术的前导，有时生产技术亦有实验技术的性质，这就是“中间工厂”中的生产，指出生产技术需要综合技术科学中各学科的综合理论。
首先，他肯定了铁道科学研究院主要从事技术科学研究，他明确提出：“铁道科研工作当然应该为铁道运输服务，也就是在提高铁路运输效率的要求上，负有解决技术问题的主要责任”。他针对铁路专业技术综合性的特点，强调铁道科学研究院也要办成铁路专业齐全的综合性研究机构。
茅以升的办院思想，始终贯穿着理论结合实际，科研为生产服务这一条红线。他参加主持制订的1956、1963、1977年铁道科学研究工作远景规划，都是针对运输生产建设的技术关键，选定铁路发展中的重大、综合、长远、理论方面的课题，引进、消化国外先进技术，解决实现铁路现代化的各种科学技术问题。
1956年，在编制铁道科技发展规划时，他站在全路科技发展的高度，强调要把铁道系统中的全部科学力量组成全国性的分门分类大小成套的科学工作网，把铁道科学研究院作为整个铁道科研力量，作为全国科研工作网的一个组成部分和核心来考虑。
他主张从生产中来，从生产中去，科学为生产服务。科研立题要结合运输生产需要，并且强调要尽快把科研成果应用到生产上去。要求加强发展研究，安排好中间试验，及时组织科研成果的审查、鉴定和推广、形成运输生产力。他主张对课题进行经济核算，认为只有通过经济核算，才能体现出科研工作投入少、产出高的特点，进一步明确科技在国民经济发展中的重要作用。
早在上世纪60年代初，他就面对科技迅速发展这个现实情况，强调职工继续教育和研究生培养的重要性。组织各种专业训练班，建立大学生进院摸底考试制度和导师制度，对他们进行有针对性的补课和培养。先后在院内成立了红专大学、科技学院和教育中心（研究生部）。铁道科学研究院是国务院批准的首批具有硕士、博士学位授予权的单位。茅以升80岁高龄还亲自招收研究生。
茅以升历任铁道科学研究院历届学术委员会主任，离职后，还兼任院学术委员会名誉主任。他提倡学术民主，主张学术争鸣。
铁道科学研究院在茅以升的领导下，经过全院职工的努力，到1980年，全院职工已达3532人，其中科技人员1827人；全院设有10个研究所、1个实验工厂、1个环形铁道试验段；30多年来共取得1800多项研究成果，其中约60%在铁路运输生产建设中发挥了作用。铁道科学研究院现已建成为具有相当规模的铁道科技研究试验中心。
造就桥梁工程科技人才
茅以升在修建钱塘江桥时已下决心，要使已组成的桥梁技术班子，在钱塘江桥建设中得到锻炼，成长壮大，让他们在祖国的江河上修建各式各样的大桥。为此，他把钱塘江大桥工地办成了训练培养桥梁技术人才的学校。为了给国家培养更多未来的建桥队伍，在大桥施工期间，每年暑假前还致函国内各工科院校，请他们选派三年级大学生80人来工地参观实习两个月，每天上课12小时，其余时间分派至各工点实习。桥工处不仅供应食宿，热情接待，还指定专人讲解、辅导。茅以升本人也在百忙中抽时间为他们讲课。这一创举，受到各大学的热烈欢迎。
钱塘江桥工处在完成本身任务之外，为了锻炼队伍，还接受一些其他桥的设计任务，如广州“六二三”桥；福建省峡兜乌龙江桥的测量钻探、初步设计；为筹建武汉长江大桥，进行了钻探和桥址比较工作，并做出了建桥计划书。抗日战争胜利后，又提出“武汉大桥计划草案”。这些工作，虽因经费无着落而无结果，但锻炼了人才，为以后的建桥者提供了有益的资料。
1941年，唐山交大恢复正常教学以后，他又一次虚席让贤，自己去开拓新的工作领域，就任交通部桥梁设计工程处处长，开始谋划抗战胜利后修复铁路、修建桥梁等工作。抗日战争时期，生活艰苦，很多有志造桥的工程技术人员，谋生无路。他筹建了桥梁公司，把这些技术人员和原钱塘江桥工处的部分员工，集中到桥梁公司，当时，虽然没有桥梁设计施工工程，就组织他们学习，研究桥梁的设计和施工，布置桥梁标准设计系列，并搜集参考资料，为武汉长江大桥、上海越江工程及修复遭破坏桥梁等工程准备方案。1946年，茅以升代表上海“越江工程委员会”提出了《上海市越江工程研究报告》，接着又承担了部分桥梁修复工程，其中包括承办钱塘江桥正式修复的设计与施工。尽管这些工作无利可图，却培养了掌握新技术的人才，对我国的建设有十分重大的战略意义。
茅以升不顾责难，派人经营商业，以其收入作为这批职员的生活费用。1944年，桥梁公司经济十分困难濒于倒闭，茅以升筹划未来，从培养人才着眼，还毅然送大量人员去美国实习。对出国人员的家属，照支工资，直到回国。这批留美人员各有专攻，收获很大，归国后，大都成为我国大型桥梁建设的前驱和骨干，在我国建设中发挥了重要作用。
