从零开始,许身国防铸核盾
1960年初，宋家树被中组部紧急调入北京第二机械工业部，分配到第九研究所，参加我国核武器研制的攻关任务。根据学术专长，宋家树被分配到金属物理研究室，任第一组组长，带领一批刚从学校毕业的年轻科研人员，具体负责第一颗原子弹攻关任务中某特种材料的精炼与铸造。在简陋的设备条件下，宋家树带领这支年轻的队伍，充分发挥敢于牺牲的精神，从物理原理出发，开始了一系列艰苦的科研探索，对核材料、核部件的性能和工艺进行研究，开展了多次铀材料的试验。通过对高浓铀和钚的中子本底计算、核材料杂质控制原则的建立，以及精炼、铸造过程动力学分析，他们确定了核材料部件成型的工艺路线，取得了大量有关的工艺数据，验证了多种加工方法，为关键部件的制造奠定了坚实的科学基础。伴随着在简陋的设备上进行的一次次试验和探索，中国第一批核材料技术骨干也成长壮大起来了。
1964年10月16日，罗布泊升腾的蘑菇云如一记有力的铁拳冲击苍穹，让国人沸腾，让世界震惊，让所有参与会战的将士们欢呼、相拥、喜极而泣。宋家树还没来得及放松休息，核工业部副部長刘西尧又下了命令：“给你一年时间，把热核材料部件搞出来！”面对领导的信任，他毅然领命。
这是一项非常艰巨的开创性研究任务。关于热核材料宋家树手头一点资料也没有，只知道其化学性质很活泼，常温下为气态，极具放射性。他科学组织团队成员协同开展一次次实验研究，最终建立从原材料到制件的组分分析、物理性能测试和无损诊断方法，特别是材料在加工工艺过程中的安全性分析和制件在热加工过程的热应力等理论分析，对解决试验工艺过程的安全性和避免部件产生相关缺陷起到关键作用。就这样步步为营，稳扎稳打，完成一次次极具挑战性的试验，攻克突破一个个技术难题，在不到一年的时间里，合格的热核材料部件终于生产出来。1966年，大漠深处的第一次热核试验成功，标志着中国已实现氢弹原理的重大突破。
为了和平 转入军备控制研究领域
20世纪80年代，国际局势发生了深刻的变化，军控、裁军和环保等成为全球热点问题。宋家树再一次服从组织调配，步入“军控研究”这一崭新的研究领域。这是他基于国家安全利益需要的又一次改行，是他主动迎接的又一次全新挑战。他还与钱绍钧院士一同向上级提出了开展我国军控核查技术研究的重要建议，并被采纳。宋家树非常清楚从技术角度切入军控研究的重要意义，担任了军控研究两个专业组组长，组织并亲自参加军控科学技术方面的研究，为核军备控制研究做了大量的奠基性工作和超前性研究储备。1994年，宋家树出任“中国人民争取和平裁军协会中国科学家军备控制小组（CSGAC）”主席，参与组织全国10个单位的专家和学者，开展军控和裁军问题的研究，取得了一批具有开拓性的研究成果，锻炼培养了一支以自然科学和社会科学相结合为特色的核军备控制研究队伍。同时，宋家树等专家与美国科学院国际安全与军备控制委员会（CISAC）进行了长期的学术交流活动，增进了科学家之间的友谊和合作，建立了良好的国际关系，促进了各国之间的相互了解，更从科学与理性角度宣传了我国的和平外交与军备控制政策。十余年的孜孜以求，使宋家树把握着军控研究国际前沿跳动的脉搏。他积极倡导科学研究与政策研究相结合，不仅使军控研究得以一步步深入，还为国防建设和外交斗争相关问题提供了决策咨询，发挥了积极的作用。
宋家树满怀感触地概括了自己人生各阶段不同研究领域间的前后联系：“曾经在参加核武器攻关时候，我们信奉的首先是保卫国家安全，但更长远的目标就是永远不要使用它和最终消灭它，现在来搞核裁军研究，前后似乎还有一点呼应。”从被祖国召唤到主动响应祖国的需要，从核武器的科研一线到核裁军的国际交流舞台，这前后贯穿的主线正是他的科研报国理想，这前后不同的是对理想解读的日益深刻，是对人生境界的不断超越。