然而，在梦想成为现实的旅途中又有着太多的挫折。杨士莪的科研探索在“史无前例”的年月里遭遇到了灭顶之灾。1966年，“文化大革命”爆发；是年5月，根据黑龙江省委的部署，军事工程学院召开“文化大革命”誓师动员大会，成立“文化大革命”领导小组。1967年1月31日，“军工红色造反者联合接管委员会”夺取院、系两级党政大权。2月，“军工红色造反者革命委员会”成立，学院一大批学者、专家都被冠以“反动学术权威”，成了造反派斗争的对象，时年36岁的副教授杨士莪在这场运动中自然也未能幸免！他被造反派宣布停止一切活动，向造反派交代他的“罪行”。最后，造反派还将他的“罪行”定为三条：一是“只专不红”；二是“苏修特务”；三是“反动学术权威”。因为有了这莫须有的三条，杨士莪遭到了严酷的批判早在1957年“反右”之时，与杨士莪一同参军进入大连海军学校的战友就被打成了“右派”。当时由于国家水声科学发展的需要，杨士莪被军事工程学院派到了中国科学院沈阳分院学习俄语，其后因很快出国而与这场运动擦肩而过。战友多年后还跟他开玩笑说：“你不走，我这个右派的帽子铁定可就是你的！”杨士莪回答说：“那只是在海校，但在哈军工还轮不上我！”而事实上，哈军工由于有陈赓院长的保护，右派的比例远低于全国。陈赓对前来“反右”的人说：
“当兵都是要政审的，我们是军队编制，政审都是合格的！政审不合格的，进不了哈军工！”
这一次，杨士莪未能幸免。曾担任军事工程学院院长兼党委书记的陈赓大将，已于1961年3月因心脏病突发而猝然逝世。面对三顶“帽子”，杨士莪的同事帮他分析说，“当反动学术权威也好，只专不红的副教授也好，你总能被揪出几句曾经说错过的话，打倒你没商量；而当苏修特务，等一阵风吹过，帽子也就摘掉了”。杨士莪想想，自己确实去过苏联，苏修特务的名号自然是无法避免的，就认吧！
那时，黑龙江省革命委员会主任潘复生给哈军工定了个框，说军工有一个营的阶级敌人！欲加之罪，何患无辞！杨士莪就和这一个营的“阶级敌人”一起，被清理出了阶级队伍。从此，杨士莪被带上了“苏修特务”的帽子，关进了“牛棚”八个多月。
但是，清白的终究是清白的，杨士莪的“罪名”很快不攻自破，他被从牛棚里放出来。
1969年8月根据黑龙江省革委会的通知，军事工程学院736名干部参加“赴边疆毛泽东思想宣传队”，杨士莪又作为宣传队队员之一，赴富锦县富来大队做宣传，并在那里一待就是八个多月。杨士莪心里觉得十分好笑，自己前一天还是牛鬼蛇神，怎么一转身，第二天就变成了宣传毛泽东思想的知识分子？怎么完成这个转变的，包括当局者杨士莪本人，可能谁也说不清楚。
在此期间，杨士莪的爱人谢爱梅于1960年从北京师范大学毕业后，分配到了东北林学院教物理，之后因运动而下放到哈尔滨第一女中任教。直到“文革”结束，她才调回高校。
解放军军事工程学院在“文革”的几年中也发生了巨大的变化。1966年，学院被迫转业改制，改名为哈尔滨工程学院，院系进行调整。1969年根据林彪关于战备的“一号命令”，学院被迫内迁，1970年正式分迁，学院主体（院直领导机关、电子工程系、导弹工程系、计算机工程系、基础课部等）内迁到长沙，成立长沙工学院（现为国防科学技术大学）；航空工程系迁往西安，并入西北工业大学；原子工程系迁往重庆，与哈尔滨工业大学有关专业，组建重庆工业大学；原子工程系后又回到哈尔滨与海军工程系组成哈尔滨船舶工程学院（现为哈尔滨工程大学）；风洞实验室，改名为风洞研究所。
在扔掉自己的专业，不能继续搞科研和教学的日子里，有一点是杨士莪所坚信的：“文革”不论怎么搞，中国还是需要国防的，大海可以作证！正是这种信念和动力，使他在艰难的日子里，始终没有放弃自己的梦想，并以此激励着自己！1970年，待气氛稍稍有点儿和缓，杨士莪就和他身边科研人员心有灵犀地又开始搞起科研来，并且很快迎来了科研的第一个巨大成果！
20世纪70年代初，中国开展了第一颗洲际导弹的研制，需要专家对海上深水靶场的水声落点进行测量。当时，国家找了一些单位，但这些单位都不能承担这一科研项目。后来，国家派人专程到哈尔滨船舶工程学院人事处去将水声专业科研团队的教师档案全都翻了出来，对他们的科研能力、研究项目以及政治情况也都进行了全面的调查，结果发现：这群教师队伍总体上政治可靠，科研有创新。
于是，就放心地把重任交给了哈尔滨船舶工程学院。
终于能展开手脚大干一场了！杨士莪心花怒放：国家多年的培养，自己多年的积累，团队多年的努力，现在终于可以显显身手了。这是一场事关国家大局的无声的战争，重担压在他和他的团队的身上，他们深知自己肩上的重任，集体约定：研究只许成功，不许失败！一定要为国家的海防事业做出自己最大的努力！
落点测量系统的用途是洲际导弹向海上试射时，测定弹头在海上的落点和落水时刻，而这两项是考核导弹射击精度的关键指标，因此这一系统是整个洲际导弹射击大系统中一个重要的子系统。研究团队所要做的事情，就是怎样在茫茫的大海之中，建立一个标尺，能准确地测出弹头到底落在什么位置，在哪一时刻，几点几分几秒。当时，有的国家在这方面已取得一定的成就，但中国的情况与国外的条件不太一样，像美国，它所控制的岛屿非常之多，因此是采用在岛屿附近、在海底布下一个声呐阵，然后利用这个声呐阵去进行导弹落水点和落水时刻的测量。但是这些靶场技术中国没办法照搬，得想办法开发自己的、便于使用的系统。
事实上，研制落点测量系统是在十年动乱期间开始进行的。当时，我国电子技术水平不高，整个国内的生产秩序也比较紊乱，电子元器件质量不稳定，而系统指标要求又相当高。因此，首先要在国内进行加工制造，生产元器件，并且要保证一定的、必需的性能指标，这真有点像用泥巴和稻草盖大楼，是当时一个很大的技术难点。“我们花了20年的时间，基本跟上了国际水声研究的进展，也得到了国际水声界的认可。但因为我们国家的工业基础还相对薄弱，生产条件和材料性能比较弱，所以设备差些。好比是人家用钢材玻璃，我们却用泥巴稻草来盖楼，但性能上并没有差多少。”每当说到这些，杨士莪的声音中总是透着欢快与自豪。
另外还有一个技术难点，我国当时水声界对深海情况都不熟悉，同时对高速运动物体击水声信号的特点也不了解。你要测它，但又不能准确地知道它到底是个什么样的信号，所以只能通过一些模拟试验，试图去揣测、估计将来可能的信号，因此系统设计时就很难做得准确。
对于此次重大活动，2006年初杨士莪在接受《舰船知识》记者访谈时对当时的研制情况做了如下回忆：
通过这项工作，我们还是获得了锻炼，而且通过与工厂的合作，也学到了不少东西。开始的时候，我们有的同志到工厂去，就觉得工厂有些做法的思路不好理解。譬如说一个器件，如果性能是1，为了保险起见，用到6分、7分总该是可以的，但是工厂只用到3分、4分。这就是上面说的，当时的电子元器件的性能是很不稳定的，虽然做了老化、筛选等，有一系列的技术措施，但是也很难保证。所以为了使得做出来的东西的性能比较稳定可靠，保险系数就必须留得相当大。又比如我们初次出海也遇到这样的情况，要往水下吊设备，想吊1吨的东西，钢丝绳的拉断应力取个3吨、4吨，保险系数够大了吧？实际到海上去，人家艇员一看我们的东西就说：“你这个钢丝绳能管1吨？1吨的东西，你要安全地吊放回收，钢丝绳的拉力至少得保证10吨。”实际情况也确实是这样，吊放时特别是出入水的时候，因为船在摇摆，会产生附加重量，因此钢丝绳的承重力会很大。类似这些东西，我们开始干的时候，都是没有经验，虽然自己觉得做了安全考虑，但和实际情况相差得还是比较大。通过这些工作，我们的同志学到了不少东西，得到了很好的锻炼和提高，在以后承担各项科研任务时，这些经验是十分宝贵的。
当时，作为此次活动的水声测量系统的负责人，杨士莪带领六厂一校的数百名水声科技人员，一方面排除“文革”余波的干扰，一方面克服器材不足等种种困难，多年努力奋战，经过一次又一次的实验，终于圆满地完成了海上深水靶场水声落点测量系统的研制工作。
1980年5月18日上午10时，由中国西北部的酒泉发射场向太平洋中部吉尔伯特群岛以南（即以南纬7°0′、东经171°33′为中心，半径70海里圆形海域范围）的公海上发射全射程洲际弹道导弹“东风五号”，导弹飞行约30分钟，弹道最高点1000多公里，射程超过9000公里。中国首次全程发射洲际导弹一举成功，成为继美、苏之后第三个拥有洲际导弹的国家。
杨士莪和他的团队为我国洲际导弹海上靶场设计并完成了一个水声测量定位系统，准确测定了东风五号洲际导弹在南太平洋的落点位置，“就像在大海上贴了一张靶纸”，为我国首次洲际导弹南太平洋发射试验取得圆满成功建立了殊勋。杨士莪在该系统中提出的主要技术方案，包括测阵方法、声线修正和定位精度等，填补了国家科研的空白，达到当时的国际先进水平，并于1980年被评为国防科工委科技进步奖三等奖。
自此之后，杨士莪又一鼓作气，在哈尔滨船舶工程学院大力倡导和推动我国舰船和鱼雷噪声治理工程，与水声科研人员以及协作单位一起设计并建造了首个低噪声水洞。因为舰船噪声越大，意味着死亡系数越大；噪声小、安静型舰船才是海上神出鬼没的幽灵杀手。
用水洞做噪声测量，可以让人联想起风洞之于飞行器，但背景的噪声很大，怎么克服、解决呢？杨士莪提出了一系列关于声学测量和消声方面的想法，正是这些方法解决了低噪声水声的测量问题。这是我国的第一个重力式低噪声水洞，首创了水洞噪声测量和混响箱法，拓展了工作频段。这一研究成果，使得研究人员可以在实验室的有限空间里，测得在实际海域开阔环境条件下的结果，测量结果可归一化到自由场测量，精度达到1分贝，解决了国际上悬而未决的水洞降噪和测量方法，被著名的美国泰勒研究所原所长赞誉为“国际级成就”。
在杨士莪的领导下，中国水声工作者通过脚踏实地的工作，从无到有，从有到精，也才不过20年的时间，就在国际上树立了中国水声学的威望。