知識創新工程時期（1998—2010 年）：引領國家創新體系建設
20 世紀 90 年代中期，知識經濟興起，國際科技競爭出現新的發展狀況，各主要國家開始加快建設國家創新體系，促進國家經濟社會的發展和提高競爭力。
1997 年，中國科學院開展面向知識經濟時代的創新體系研究，並於 1997 年 12月向中央提交了《迎接知識經濟時代，建設國家創新體系》的研究報告。該報告把中國科技發展放在一個整體、系統的視角考察，提出國家創新體系的主要功能是知識創新、技術創新、知識傳播和知識應用，具體包括創新活動的執行、創新資源（人力、財力和資訊資源等）的配置、創新制度的建立和相關基礎設施建設等。大力促進和廣泛進行知識的生産、傳播和應用，是國家創新體系的基本任務。在國家創新體系中，各個組成部分既有分工，又有合作，形成一個相互促進的網路系統。該報告提出了面向 21 世紀中國國家創新體系建設的思路和中國科學院的戰略定位，建議實施國家知識創新工程。
1998 年 2 月4日，江澤民總書記就中國科學院《迎接知識經濟時代，建設國家創新體系》的研究報告做出重要批示：“知識經濟、創新意識對於我們 21 世紀的發展至關重要。東南亞的金融風波使傳統産業的發展會有所減慢，但對産業結構調整則提供了機遇。科學院提了一些設想，又有一支隊伍，我認為可以支援他們搞些試點，先走一步。真正搞出我們自己的創新體系。”
中國科學院知識創新工程試點開始實施，分3個階段：1998—2000 年為啟動階段，2001—2005 年為全面推進階段，2006—2010 年為第三階段。由於前兩個階段進展良好，在第三個階段啟動時，國務院決定取消“試點”兩字，並將原定的主題“優化完善”調整為“創新跨越”。知識創新工程在戰略部署與調整科技佈局、人才隊伍建設（包括實施各類人才計劃、實行崗位聘任制、加強研究生教育等）、體制機制改革與管理創新（科研組織模式、資源配置方式、評價和獎勵制度改革等）、國內外交流、創新基礎設施等方面採取了一系列有力措施。通過知識創新工程的實施，中國科學院重大成果不斷涌現，科技創新能力大幅提升，形成一支高水準的科研隊伍，成為促進科技成果轉移轉化與高技術産業發展的基地，成為有重要影響的國家科學思想庫。
知識創新工程的實施，在實踐中詮釋了國立科研機構的使命和定位，積極探索現代院所制度，堅持與國家創新體系其他各單元聯合合作，共同創建創新價值鏈。知識創新工程是改革開放的産物，是中國科技界探索自主創新發展模式的實踐。正如中國科學院院長白春禮所説：知識創新工程 13 年，是建設中國特色國家創新體系成功實踐的 13 年，是中國科學院科技創新從跟蹤模倣向自主創新、跨越發展的先行開拓。這 13 年，中國科學院創新水準和能力邁上了新臺階，初步探索出了一條建設中國特色國家知識創新體系的新路子，帶動了中國特色國家創新體系建設，提升了中國科技發展的水準。
知識創新工程的實施也標誌著中國科技體制改革和科技發展開始了以國家創新體系理論為指導的發展道路。在中國科學院知識創新工程的激勵下，各部門紛紛開始自己的創新措施。1999 年，教育部實施“985”工程，中國的高等教育自此取得飛速的發展。
黨和國家開始把建設國家創新體系作為政策目標。1999 年 8月20日由中共中央、國務院頒布《關於加強技術創新，發展高科技，實現産業化的決定》，提出“推進國家創新體系建設”。2005 年制定的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020 年）》把全面推進中國特色國家創新體系建設作為一項重要的任務。2012 年中共中央、國務院頒布的《關於深化科技體制改革加快國家創新體系建設的意見》，重申 2020 年基本建成適應社會主義市場經濟體制、符合科技發展規律的中國特色國家創新體系。
在知識創新工程實施 5 年之際，時任國務委員陳至立考察中國科學院時指出，國家知識創新工程試點不僅是過去 5 年科技界的一件大事，也是國家生活中的一件大事，它的意義非常深遠。知識創新概念的提出，是一個重要的理論突破，影響深遠，這個概念本身就推動了社會各界對創新的認識。因為有了知識創新，才有了體制創新、科技創新、教育創新以及文化創新等各個領域的創新。她認為這是中國科學院對全社會作出的一大貢獻。