1．放弃锦城 回归故乡
1949年10月1日，中华人民共和国成立了。无数海外游子为之欢呼雀跃。华罗庚在美国听到了这个消息，内心无比高兴。他想：“科学是没有国界的，但是科学家是有祖国的。”祖国的吸引力大过了其他一切物质力量的吸引，他毅然放弃了美国优厚的物质条件，冲破重重阻力，回到了他日思夜想的伟大祖国。
当轮船乘风破浪行驶在波涛汹涌的太平洋上的时候，华罗庚激动的心情就和大海的波涛一样，翻腾不止。他致信留美同学，用诗一般的语言激情地写道：
朋友们，锦城虽乐，不如回故乡：
乐园虽好，非久居之地，归去来兮！为了抉择真理，我们应当回去：
为了国家民族，我们应当回去：
为了为人民服务，我们应当回去；就是为了个人的出路，也应当早日回去，建立我们的工作基础为我们伟大祖国的建设和发展而奋斗。
1950年，华罗庚终于如愿以偿地回到了自己的祖国。他出任清华大学数学系主任、清华大学教授，开始为新中国培养人才，在神奇的数学领域里艰辛开拓，为理论数学、数理逻辑、力学、数学物理、计算及计算机等几个研究室的建立做出了重要贡献，为共和国的数学科学的发展奠定了良好的基础。
2．皮囊万般更改 不让积垢深埋
1964年，华罗庚写出了《统筹方法平话》一书。这本书用通俗易懂的语言讲述了深奥的数学原理，为统筹方法的普及和广泛的应用起到了非常重要的作用。也使自己迈开了走工农结合之路的第一步。后来在回忆这一时期自己的思想变化经历的时候，他真诚地写道：“在回国较长的一段时间，我和许多从旧社会过来的科学工作者一样，仍然习惯于灌注式的数学和经院式的科研，在课堂上讲的是‘厚本本’、‘大套套’，在书斋里钻研的是别人越不懂越玄越好，认为这样就显得自己高明，但是这种脱离生产劳动、脱离工农的道路，和新中国的社会主义制度越来越不适应，我思想上很苦闷。”一‘正在彷徨之际，我读到了毛泽东的诗篇《七律·和郭沫若同志》，受到很大的启发和教育。这首诗的头两句写道：‘一从大地起风雷，便有精生白骨堆，’我体会旧社会就是白骨堆的地方。我是从旧社会来的，白骨精的影响是有的。但这并不可怕，关键在于要像毛泽东诗词中指出的‘僧是愚氓犹可训’，努力进行自我改造。”华罗庚从思想的深处认识到了自己过去的不足，他开始走出科学研究的象牙之塔，开始到工人和农民中间去调查研究，走出书本、走出教室、走出学校，到广阔的天地去开创自己新的科学研究之路。
他为此专门写了一首诗，表达自己当时的心境：
森森白骨堆中，是俺生身所在。
皮囊纵然万般改，积垢依然深埋。
妖风易受鼓惑，风起障目尘埃。
勤学毛着脱旧胎，才能入得门来。
这首诗充分地表达了一个出身于旧社会，经过社会主义思想洗礼的科学家思想变化的过程，表达了一个科学家严于解剖自己的革命精神和改造自己世界观的良好愿望，表达了他决心走与工农相结合之路的信心和愿望。为此，他将这首诗连同一封信寄给了毛泽东，汇报了自己的思想。
毛泽东收到华罗庚的信之后，被老科学家的真诚和决心所感动，很快给华罗庚写了一封回信：
华罗庚先生：
诗和信已经收读。壮志凌云，可喜可贺。肃此。敬颂教祺！毛泽东一九六四年三月十八日华罗庚收到毛泽东的回信之后非常激动，逢人就说：“毛泽东亲自写信教导我，要我树雄心，立大志，绝旧缘，走新路。”毛泽东的信给华罗庚以极大的鼓励和鞭策。
从此，华罗庚深入到工业和农业的基层，调查研究，刻苦实践，将科学原理和生产实践结合，普及和推广《统筹方法平话》在实际工作中的应用。
3．努力工作做表率 奋发有为为人民
1965年，华罗庚再一次写信给毛泽东，将自己几年来取得的成果向毛泽东汇报，并且将自己的《统筹方法平话》寄给毛泽东。
1965年7月21日，毛泽东高兴地给华罗庚回信：
华罗庚同志：
来信及《平话》，早在外地收到。你现在奋发有为，不为个人，而为人民服务，十分欢迎。听说你到西南视察，并讲学，大有收获，极为庆幸。专此奉复。
敬颂教安毛泽东一九六五年七月二十一日在毛泽东的亲切关怀和鼓励下，在党和政府的大力支持下，华罗庚又开始了对“优选法”理论基础的研究。“统筹法”合理地解决了生产过程中组织与管理的问题，“优选法”则正确地处理了生产过程中材料、工艺、能源等最经济、最节约的选择方法。这两个方法被称为“双法”，是华罗庚经过刻苦研究，为数学理论和生产实践相结合闯出了一条崭新的道路。华罗庚为了普及和推广“双法”，身体力行，拖着近六十岁的身体，在祖国各地奔波，跑遍了二十多个省、市、自治区，“双法”的应用，在工农业生产上获得了巨大的成功，为工业生产节约材料、缩短周期、优选工艺、提高效率、增加产出等方面，在农业优选良种、提高产量等方面都获得了突出的成就。华罗庚也成为我国最早将数学科学研究和社会实践很好结合做出巨大贡献的科学家。
1975年8月，六十五岁的华罗庚在黑龙江省哈尔滨市推广“双法”，毕竟年龄不饶人，过度的劳累使华罗庚突发心脏病，被紧急送往医院。
消息传到北京，病中的周恩来立刻派自己的医生前往哈尔滨抢救。当昏迷了六个星期的华罗庚从死亡的边缘醒过来的时候，当他听说了周恩来的亲切关怀之后，他哽咽了，他说：“请你们转告党中央，毛主席交给我的事，我没有做好就病倒了，我对小起党，对不起毛主席对我的希望。”在场的人们无不为之动容。
病情好转之后，华罗庚回顾自己的后半生，思绪万千，在10月1日这一天，再次给毛泽东写信，同时在信中还写了一首词，《破阵子》：
呼伦贝尔骏马，珠穆朗玛雄鹰，驰骋原野志千里，翱翔太空意凌云，一心为人民。
壮心临阵决死，哪顾许多伤痕，向千年老魔作战，为百代新风斗争，慷慨掷此身。
诗和信都恳切地表达了老科学家以身许国的雄心大志，表达了科学家甘心为国为民的一片赤诚之心。
华罗庚的信通过黑龙江省委转到毛泽东手中，毛泽东当时已经八十二岁高龄，他读完此信，没有说什么，用颤抖的手写下了简短的批示：
“意思很好，大病初愈，宜多休息一时期，待全好后再去，较为适宜。”毛泽东派专人送给了华罗庚。华罗庚读了毛泽东的亲笔信，兴奋无比，激动地说：“主席没有忘记我啊！”
4．毛泽东飞示九霄华罗庚赋诗一首毛泽东的关心令华罗庚感到无比的兴奋，也让其无比的欣慰，华罗庚为自己的选择而高兴。毛泽东的信使他更增加了无穷的动力。他豪情万丈，在病中又赋诗一首：
往事历历知多少，衷情难述描，莫过今朝，只觉得盈耳歌声，满眼笑。
如孺子又得慈亲救，主席年高，国事辛劳。
无微不照，明察秋毫，扶危解困惑，飞示下九霄。
无声霹雳破迷雾，明镜照出白骨妖，休道她仗势欺人多显赫，下场头，纸船明烛照天烧。
掌舵，领航有主席，哪怕风狂，雨骤，浪滔滔。
虽今日，还淹望病榻上，论斗志，早已上九重霄。
1976年9月9日是个不幸的日子，毛泽东与世长辞了，华罗庚悲痛无比，毛泽东的关怀，毛泽东的知遇，毛泽东的鼓励都恍如昨日。他悲伤地这样写道：“我心欲裂，泪如潮，无法表达内心的悲痛。毛主席啊，您的恩情比天高，比海深，我们千秋万代铭记不忘。”华罗庚将毛泽东的鼓励和鞭策始终铭记在心，更加努力地工作在社会实践的第一线。然而夜以继日的劳作使他的心脏病再次发作。1985年6月12日，他倒在了学术报告的讲台上，他走了，他再也没有回来。但是他的着作，他的定理，他的成果却被广泛传播，成为我们国家的骄傲，民族的骄傲。