編制規劃與出臺相關政策
通過組織編制系列科技發展規劃，實現科學技術與國家事業的協同發展。尤其“十二年科技規劃”，作為第一個全國性的科學技術發展遠景規劃，是中國全面規劃科技大發展的標誌，影響深遠。該規劃直接關係到“兩彈”等重大科研任務的突破。此後，國家科委又組織編制了《一九六三至一九七二年科學技術發展規劃》（簡稱“十年科學規劃”）。系列科研規劃的制定與實施，明確了階段性重點，提升了整體水準，在一定程度上解決了地區與領域的科教與工業發展不平衡的狀況，促成“兩彈一星”等重大領域的突破，形成“集中力量辦大事”和“以任務帶學科”的發展模式。
通過出臺系列政策與法規，政府能夠有效規範與協調科技發展出現的問題。中央先後頒布《關於在科研機構中堅持八小時工作制和保證科學研究時間的通知》（1960 年）與《關於自然科學研究機構當前工作的十四條意見》（1961 年），扭轉工作中“左”的作風；發佈《工農業産品和工程建設技術標準暫行管理辦法》（1961 年）、《新産品新工藝技術鑒定暫行辦法》（1961 年）、《發明獎勵條例》（1963 年）和《技術改進獎勵條例》（1963 年），規範技術標準，鼓勵發明創造；全國傳達《中國科學院工作彙報提綱》（1975 年）和《關於加快工業發展的若干問題》（1975 年），總結經驗教訓，加強自然科學研究和工業技術改造。
從依靠蘇聯援助轉向自力更生
通過實施“156 項工程”等援建項目，大規模地引進蘇聯與東歐技術，我國初步建成門類比較齊全的工業體系。“156 項工程”實際落實 150 項，其中能源工程 52 項，機械工程 24 項，材料工程 20 項，兵工、船舶、電子、航空航太等軍工 44 項，化工 7 項，輕工與醫藥 3 項，涉及我國工業基礎的諸多領域。期間，留學蘇聯和東歐的人員已經超過 16 000 人。雙方的技術轉移涉及生産工藝與成套設備、技術資料、産品設計與製造技術、工業建設的設計任務等方方面面。根據雙方協定，1954—1959 年中方向蘇方提供 16 萬噸鎢砂、11 萬噸銅、3 萬噸銻、9 萬噸橡膠等原料。中蘇合作項目的實施，幫助中國構建了比較完整的基礎工業與國防工業體系，形成了中國的經濟結構與科技力量的佈局，鍛鍊和培養了一大批國家建設急需的專業人才。
在蘇聯專家撤走之後，中國科技發展從依靠蘇聯援助，轉而強調自力更生，體制也隨之而變。由於中蘇關係的破裂、美國在中國東南沿海的攻勢，中國進行“三線建設”，再次調整工業佈局和技術力量的分佈，也促進對蘇聯、東歐技術的消化吸收。此外，大型項目的實施、規劃的編制、人才的培養等方方面面，改變了此前照搬照抄、片面學習蘇聯的局面。例如，努力消除強制推行李森科學派遺傳學，糾正批判化學“共振論”、“量子力學中的唯心主義”和相對論等帶來的消極影響。“冷戰”時期，我國強調依靠自力更生實施科技攻關，解決了若干“瓶頸”問題，促進了一批重要的突破性成果的産生，如“兩彈一星”、人工合成結晶牛胰島素、雜交育種、青蒿素、血吸蟲病等傳染病的防控、哥德巴赫猜想研究的重大進展、大慶油田的發現與開發、南京長江大橋的建設、萬噸水壓機與“九套大型設備”的研製等。
全面規劃帶來的成就與問題
通過經費投入的快速增長，直接促進研究特別是應用研究的發展。1960 年全國科研經費比 1952 年增長近 60 倍。不過，相比工農業急需的應用研究，基礎研究的投入比較有限。實際情況正如周恩來在知識分子問題會議上所説：“我們在目前需要和技術工作方面多投一些力量，而對於長遠需要和理論工作方面注意得比較少，這是難免的，也是可以理解的。但是到了現在，如果我們還不及時地加強對於長遠需要和理論工作的注意，那麼，我們就要犯很大的錯誤。”1972 年，周恩來再次強調基礎研究的重要性，“這件事不能再延遲了，科學院必須把基礎科學和理論研究抓起來”。然而，由於國家經濟實力不濟，基礎研究的投入未能有明顯改觀。
全面規劃科學技術，使得中國迅速建起能夠與國家事業高度結合的、完整而自主的科技體制，基本完成了科技事業體系化與規模化的轉變。此階段出臺的戰略、方針、政策，多能從實際國情出發，目標指向主要是打基礎，努力消除明顯的空白領域，解決“有無”是比“優劣”更為迫切的問題。人工合成結晶牛胰島素、青蒿素等成果，依靠國內“大協作”——集體攻關而達到世界先進水準，全國科研的整體水準卻仍處於明顯的追趕階段。而在政治運動期間，知識分子政策、科技發展思路出現搖擺。“文革”更是重創中國的科技事業，正常的科研教育活動受到嚴重干擾，甚至停滯，科技體制存在亟待解決的問題。