1955年，在美国获得金属学博士学位的师昌绪，怀着一颗报国之心，冲破重重阻力回国来到中国科学院沈阳金属研究所，并很快就承担起一系列国家急需的金属研究任务。

    上世纪50年代末，国家发展航空工业急需高温合金。高温合金通常以镍、铬金属为主。在当时国内镍、铬产量很少，中苏关系恶化后高温合金进口受到严重限制。国家决定立足国内生产喷气式发动机所需的高温合金，并为此成立了攻关小组。师昌绪是专家之一，他带领科研人员与抚顺钢厂合作共同研制我国第一种铁基高温合金GH135。1960年初，东北地区生活十分困难，关内来的攻关人员陆陆续续都走了，只有师昌绪带领金属所的科研人员每天往返于抚顺、沈阳之间。因为劳累过度，他患了严重的肾盂肾炎，小便十分痛苦，但仍然坚持着，直到国产高温合金完全过关。最终铁基高温合金GH135部分代替了当时使用的镍基合金GH33，我国用铁基高温合金GH135生产出数以千计的航空发动机涡轮盘，不但解决了当时急需，还带动了全国开发铁基高温合金的热潮。

    1964年，航空发动机的设计师们提出了提高涡轮发动机推力的动议。达到这一目的最简单有效的方法，就是提高涡轮进口温度，但这就必须提高叶片的耐热度，而叶片的耐热程度受到合金熔点的制约，采用冷却手段降低叶片温度成为一个可行的技术路径。师昌绪在三机部六院副总工程师荣科建议下，采用了精密铸造的多孔气冷叶片方案。

    多孔气冷叶片内部有许多细小的管状通道，最小的直径仅0.8毫米，长达百余毫米，在进口处还有一个转折，制作工艺非常复杂。最大的难题是型芯材料的选择和型芯的定位、脱芯及产品质量的检验等。当时世界上只有美国能够制造这种叶片，其技术关键属于高度机密，我方无从获得。怎么办？师昌绪没有退缩。他与设计和生产部门组成了三结合的攻关小组，并在所内组织了上百人的科研队伍。不到两年的时间，相继攻克了造型、脱芯、测壁厚、合金质量控制等一系列技术难关，终于用金属所研制的M17高温合金在实验室做出了我国第一片9孔铸造镍基高温合金空心涡轮叶片。

    1966年11月，9孔涡轮叶片生产线正式投入生产。我国成为世界上继美国之后第二个掌握精铸气冷涡轮叶片技术的国家。9孔涡轮叶片作为我国用量最大的航空涡轮叶片，装备了我国多个先进机种，且从来没有因叶片失效而发生过事故。1985年，该项成果获国家科技进步一等奖。

    师昌绪一直致力于我国高温合金的研究开发和生产应用，他带出了一支实践经验丰富、有较高理论水平的科研与生产队伍，建立了若干个研究和生产基地。我国航空发动机所用高温合金的研制与生产完全立足国内，成为世界上继美、英、苏三国之后第四个具有高温合金体系的国家。

    师昌绪还是一位经验丰富的科技管理工作者。在担任中国科学院沈阳金属研究所所长期间,他做的几项决策使金属所保持了较强的科技实力。在他的努力下,我国在沈阳筹建了第一个金属腐蚀与防护专业研究机构——中国科学院金属腐蚀与防护研究所。1984年，师昌绪离开工作生活了29年的沈阳调到北京工作，先后担任中科院科学技术部主任、国家自然科学基金委员会副主任。他高瞻远瞩，为材料科学发展提出许多战略性建议，在重要资源开发利用、碳纤维和纳米技术发展方面提出独到见解。1989年，由群众推举全国劳动模范（先进工作者）的消息在国家自然科学基金委员会传开后，人们经过充分酝酿和慎重考虑，一致推荐了基金委员会副主任、著名材料科学家师昌绪，他被国务院授予“全国先进工作者”称号。

    作为长期工作在科研一线和科技管理一线的科学院院士，师昌绪深知发展工程科学的重要性， 他1982年、1992年两次与张光斗等院士联名向国家建议成立中国工程院，并参与了筹备建设。他极力主张把科学技术转化为生产力，提倡科学院的研究所与国内大企业成立联合体，为发展我国工程科学和科研面向经济建设,起到了积极的推动作用。他还牵头组织对我国大型飞机、航空发动机及燃气轮机、新材料研发及工程化、材料加工大型装备等重点科技领域的发展进行战略咨询研究，取得了一系列重大的、突破性研究成果。他多次向党中央、国务院提出决策建议，为推动我国科技体制改革和科技进步作出了重大贡献。

    2011年1月14日，灯火辉煌的人民大会堂，当国家主席胡锦涛将“国家最高科技奖”证书颁发给九十岁高龄的师昌绪院士时，全场响起了热烈的掌声。师昌绪将获得的500万元奖金全部捐献为奖学金，用于奖励在中国金属研究方面作出突出贡献的科技人才。2014年11月10日，师昌绪因病在京逝世，享年96岁。

    2015年2月27日，中央电视台“感动中国”年度人物评选活动揭晓，师昌绪当选“感动中国”2014年度人物，对他的颁奖词是：“八载隔洋同对月，一心挫霸誓归国。归来是你的梦，盈满对祖国的情。有胆识，敢担当，空心涡轮叶片，是你送给祖国的翅膀。两院元勋、三世书香，一介书生、国之栋梁。”