林桐華在科學技術研究方面也取得了非凡的成就，主要包括:美國科學研究機構和美國國家科學基金會資助的《微觀塑性力學》(1954-1978)，美國空軍科學研究機構資助的《循環機械對材料的損傷和熱載荷》等研究項目。林同華曾獲美國國家工程院工程師最高獎，曾任美國航空航天部高級工程師、顧問，美國空軍科研機構金屬疲勞研究主持人。1988獲得美國土木工程師學會頒發的“TheodorevonKar-manT獎”(每年全球只評選壹個獎項)。1990年因在非彈性結構分析方面的非凡貢獻，當選美國土木工程學會(1990)、美國國家工程學會(1990)和中國科學院(1996)院士。在《西南交通大學簡史》中也寫著“西南交通大學土木工程學科100多年來培養了像茅以升、竺可楨、林同炎、林桐華等壹大批國內外知名學者和工程權威……”，將林桐華與茅以升、竺可楨等大師相比較，可見其在土木工程方面的傑出貢獻。
正因如此，林桐華獲得了美國土木工程學會最高榮譽獎“西奧多·馮·卡門”獎章，並當選為美國工程院院士和中國科學院外籍院士。他和幾年前去世的柏克萊教授、美國科學院院士、中國科學院外籍院士林同炎(畢業於湯山交通大學1931班)是表兄弟。