1935年罗沛霖从交大毕业后，先到国民党广西第四集团军无线电厂担任电子工程师，每月120块大洋。一年多后，他不满国民党军队的腐败和无能，在同学孙以德（友余）周建楠影响下，做出了奔赴红都延安的决定
罗沛霖来到西安七贤庄八路军办事处，诉说要求前往延安，受到林伯渠的接见。当时延安正缺罗这样的电讯专家。1938年3月.罗沛霖来到延安，这只有一个电台，从国民党军队缴获的，由于没有专业技术人员，发射机坏了没人修理，只剩下半部接收机监听敌人的情报。罗沛霖对电台 无线电收发报机技术非常娴熟，三下五除二就修好了电台。罗沛霖在延安充分发挥专长，担任延安通讯材料厂工程师，在积极艰难的情况下，成批生产电台，大大改善了通讯局面。
在重庆罗沛霖在周恩来领导下从事地下工作。他向中共南方局领导董必武和徐冰申请入党，经两人研究后通知罗：“为了便于统一战线工作，根据董老的意见，决定你留在党外，做党外布尔什维克。组织上是按一名党员的标准要求你的，组织上是信任你的。”
直到1956年3月.罗沛霖才不再做“党外布尔什维克”，正式加入中国共产党。
在重庆，罗沛霖不仅在周恩来领导下工作，跟周总理有很多接触，且1945年8月毛泽东来重庆谈判时，在红岩村受到毛主席接见。
罗沛霖这位“红色科学家”，又是怎样来到美国 来到钱学森身边的呢？
1947年罗沛霖在天津从事地下工作。据罗沛霖回忆说：“有天孙友余代表党组织对我说“你是不是想办法到美国去一趟，去学习学习，去开开眼界吧。全国解放指日可待了，解放后我们要搞社会主义建设，得个博士回来，也是我们的光荣。”
罗沛霖前往美国主要原因是中共派他到美国在中国留学生和教授中开展统战工作，争取他们回国。然而，罗只有正儿八经的成为美国博士研究生，成为留学生的一元才便于开展工作。
别人去美国留学，要么拿中国政府奖学金，要么拿美国大学的奖学金，而罗沛霖又是另类，中共党组织给了他5000美元，作为去美国的费用！
光有路费罗沛霖去不了美国。恰恰在这时候—1947年夏日，钱学森回国探亲，当钱学森来到北京时，罗沛霖找到他，老朋友12年没见分外欣喜。罗沛霖也就请钱学森帮助他办理通往美国的手续，钱学森还建议罗去加州理工学院，并为罗沛霖写了推荐信，信中说：“我对罗沛霖先生超越常人的独特创造力，有深刻的感受。”
借助老校友钱学森的推荐，1948年9月，罗沛霖进入加州理工学院攻读博士学位，校方认为他不必读硕士，直接读博士学位。这一回，他一改当年交大时的心不在焉，以高度的责任感全身心投入学习，他从交大毕业12年大多都从事地下工作，并没多少时间从事科研，英语也荒梳了，必须迎头赶上。他的头发一下子掉了许多，到底是个高智商的人竟然23个月时间拿下博士学位！
就在罗进入加州理工学院一年后钱学森一家从美国波士顿的麻省理工学院，搬到了加州理工学院。
罗沛霖与钱学森曾经有过那么亲密的友谊，罗沛霖理所当然成为钱学森家中常客，成为钱的“红色”挚友。无疑，罗沛霖把钱学森锁定为重要的统战对象。
