学成归国后，陈士橹到西北工业大学任教。自此，他扎根西部大地，开始创建西北工业大学宇航工程系，开创我国宇航工程科技教育的先河。然而，他留学深造是在莫斯科航空学院，而“宇航工程”指向的是航天。从航空到航天，只一字之差，在很多方面就要“从零开始”，包括教材。

当时这个专业仅有的教材是由苏联专家提供的，其密级高、管理严，使用极其不便。深思熟虑后，陈士橹决定自己编写，于是他带领教师们费尽心思搜集资料，通宵达旦伏案编写，还自己刻板印刷，最终编写成的《导弹动态误差》成为我国飞行力学专业的范本教材。

陈士橹曾说：“原来的飞行力学对飞机是可以的，飞机是人驾驶的，但对于无人的飞行器，必须跟自动器、自动控制系统结合起来才能够发挥作用，以后不能依靠驾驶员驾着歼击机去打仗，应该用机器来代替它。”早在那个年代，陈士橹就看到了这一点，他带领的飞行力学专业也正是朝着这个方向去努力的。

20世纪60年代，我国的导弹研制工作刚刚起步，资源稀缺，工程技术人员力量薄弱。陈士橹主动与航天企事业单位建立联系，帮助解决实践难题。后受钱学森委派，参与到我国刚起步的导弹研制中，成功地将理论应用于航天工程实际，扫除了飞行器液体晃动等一系列阻碍航天器发展的“拦路虎”。

1992年，我国启动载人航天工程，每次故障仿真试验耗资都在千万元以上，载人航天工程总设计师王永志委托陈士橹团队开展仿真技术攻关。陈士橹力主让青年教师挑大梁，以唐硕为技术负责人，团队开发的故障仿真软件达到世界先进水平，成功“护送”神舟系列飞船顺利飞上浩瀚的太空。

作为我国航天事业和航天教育的开拓者与奠基人之一，陈士橹从1981年被批准为我国首批博士生导师以来，培养了我国第一、二位飞行力学博士。执教70年，他的学生中涌现出一批型号总设计师、总指挥和学科带头人，包括我国首位飞行力学博士、曾担任“863计划”航天航空领域专家组组长的袁建平，“863计划”专家组成员、西北工业大学航天学院教授唐硕等，他们都成为了我国航天和国防科技工业领域的栋梁。

2016年4月24日是首个“中国航天日”，96岁的陈士橹在这一天与世长辞，他的学生唐硕说：“为航天而生，又卒于航天日……先生的‘毕生航天情’画上了完美的句号。”