全面規劃科學技術（1956—1977年）
20 世紀 50—70 年代，國家快速推進大規模的工業化，大力發展國防科技。當時正值“冷戰”高潮，中國與主要發達國家的科技交流十分有限。在“向科學進軍”和“自力更生”的氛圍中，國家對科技工作實行“全面規劃，加強領導”的方針，通過編制系列規劃，引導與協調科技發展的重點與佈局，快速地建立起體系較為完整的科技體制。至“文革”結束前，中國科技取得了長足的進步，但也經歷了徘徊與挫折。
“向科學進軍”的號召
“一五”計劃順利實施，知識分子在工業化與國防建設等國家需求上發揮了巨大作用。為進一步調動知識分子的積極性，團結一致大力發展科技事業，1956 年 1 月，中央召開關於知識分子問題的會議。毛澤東主席在會議上提出了依靠知識分子，建設更好國家的指導思想。他指出，“搞技術革命，沒有科技人員不行……我們國家大，人口多，資源豐富，地理位置好，應該建設成為一個世界上科學、文化、技術、工業各方面更好的國家”；關於科技發展的戰略設想，毛澤東主席提出，“中國要培養大批知識分子，要有計劃地在科學技術上趕超世界水準，先接近，後超過，把中國建設得更好”。
周恩來總理在會議報告中闡述了新形勢下的知識分子問題與解決辦法，並指出，“知識分子已經是工人階級的一部分”；中國必須為發展科學研究“準備一切必要的條件”；“科學是關係我們的國防、經濟和文化各方面的有決定性的因素……世界科學技術在近二三十年中有了特別巨大的進步，已經把我們遠遠拋在了後面，我們必須急起直追”。周恩來宣佈，國家即將制定科學技術發展遠景規劃（即《1956—1967 年科學技術發展遠景規劃綱要（修正草案）》，簡稱“十二年科技規劃”）。此次會議發出“向科學進軍”的號召，正式吹響中國現代科技大發展的號角 。科技體制進入全面規劃的新歷史時期。
科技體系“五路大軍”與高層次人才隊伍的建設
通過加快建立和健全科技的管理機構和研究機構，形成了從中央到各個部門、學校、地方和廠礦，從戰略決策到具體實施的科技組織體系。1956 年，中央先後成立國務院科學規劃委員會和國家技術委員會，前者負責制定全國科學技術發展遠景規劃，後者主要掌管新技術的鑒定、採用和推廣。為了統一領導全國科學技術工作，1958 年這兩個委員會合併為國家科學技術委員會（簡稱“國家科委”），統管全國科學技術的方針、政策，組織協調全國性的重大科學技術任務。同年，中國科學技術協會（簡稱“中國科協”）成立。考慮到國防建設的重要性與複雜性，中央先後設立了國防科學技術委員會、國防工業委員會、國防工業辦公室等管理機構，成立了一批國防研究機構。在原先科技體系“四方面軍”的基礎上，中科院、高等院校、中央産業部委所屬科研院所、地方科研機構與國防研究機構，一起構成了全國範圍的科技研究體系（又稱科技“五路大軍”）。在這個系統中，中科院“成為領導全國提高科學水準、培養新生力量的火車頭”。國家科委成立後，中科院加強“學術領導核心”的作用，而淡化“領導全國科學研究中心”的職能。
通過籌建中科院學部、制定研究生條例和加強對各研究所的學術領導，調整了選拔、培養高層次人才的機制，帶動了人才面貌的改觀。1954 年，中科院設立了物理學數學化學部、生物學地學部、技術科學部和哲學社會科學部 4 個學部籌委會。次年，中央批准首批 233 人的學部委員（院士）名單。學部的成立是中科院在明確國家最高學術機關的定位之後，為更好地團結全國科學家、推進全國的科學事業，而做出的一次組織形式的調整。1956 年，中科院學部制定研究生條例後，研究生教育開始步入正軌。至“文革”前，全國自然科學技術人員已達 245．8 萬人，其中有研究生學歷者 1．6 萬人，大學學歷者已達 113 萬人；全國科研機構 1 714 家，專職研究人員達 12 萬人。