新中國成立初期（1949—1955 年）：國家賦予中國科學院全國科學研究中心的使命
中國科學院的成立肩負著為新中國發展科學技術的使命。1949 年 9 月27日，中華人民共和國成立前夕，第一屆全國政協會議公佈了《中華人民共和國中央人民政府組織法》。中央人民政府下設政務院，中國科學院作為政務院下的一個部門，管理全國科學行政。1949 年11月1日，中國科學院正式成立。新中國成立初期的中國科學院（1949—1955 年），面向全國行使行政職能。同時，中國科學院又有自己的研究所，這是由當時中國國情決定的。新中國剛剛誕生時，科學技術基礎非常薄弱，全國科技人員不超過 5 萬人。其中，專門從事科研工作的人員僅 600 人左右，專門的研究機構僅有 30 多個，科技基礎薄弱。在這種條件下，建設一支科技隊伍、集中科技資源，解決國家發展關鍵問題，成為黨和政府發展科學技術的必然選擇。中國科學院就擔當了這樣的使命。成立之後，中國科學院開始研究機構的組建，接收原中央研究院、北平研究院等下屬的 24 個研究所，並調整為 18 個單位；此外，還籌建 4 個新的研究單位。
1950 年 6 月，政務院文件指出，中國科學院的基本方針是：按人民政協《共同綱領》規定的文教政策，改革過去的科研機構，以培養科學建設人才，使科學研究真正能夠服務於國家的工業、農業、保健和國防事業的建設。根據上述方針，中國科學院確定了基本任務。在隨後的幾年，中國科學院按照這個總方針和基本任務展開了初創時期的各項建設任務。
1951 年 3 月5日，周恩來總理簽署《政務院關於加強科學院對工業農業衛生教育國防各部門的聯繫的指示》，發給中國科學院和政務院各部委，確定了中國科學院在全國的學術領導地位。1954 年 3 月8日，中共中央對中國科學院黨組報告做出長篇批示，明確“（中國）科學院是全國科學研究的中心，除了應以主要力量組織本院的科學研究工作外，還必須密切聯繫全國科學工作者，協助各方面的科學研究工作”。批示還指出，“各方面的科學研究工作應當有適當的分工，大體上，科學院主要是研究基本的科學理論問題和解決對於國民經濟具有重要意義的關鍵性的科學問題。……生産部門的科研機構主要是解決生産中的實際技術問題。高等學校則視具體條件研究基礎的科學理論或實際生産中的科學問題”。
1954 年召開的第一屆人民代表大會，頒布《中華人民共和國憲法》，政務院改稱國務院，中國科學院不再是行政部門。同時，為了加強學術領導，1955 年 6 月成立了中國科學院學部，被明確認定為“國家最高學術機關”和“全國科學研究的中心”。
到 1955 年底，中國科學院在自然科學方面的研究所，已經有 31 個，打造了科學研究的組織基礎，凝聚了科研的隊伍。在建院早期，中國科學院在為經濟建設服務（重工業生産、農業生産的恢復以及抗生素生産等）、調查國家自然條件和勘察國家自然資源、基礎研究以及人才培養與國際交流（研究生制度、派遣留學生等）方面作出了突出的成就。