在原子彈、氫彈研製方面的貢獻
總得來説，在原子彈、氫彈的發展過程中，中科院原子能研究所等 7 個研究單位整建制地劃歸二機部；一些優秀的科學家被選到二機部、核武器研究所和核燃料生産部門的領導崗位；1 000 余名科技人員從中科院各研究所抽調給二機部。除此之外，中科院還調動了 20 多個研究所參加了原子彈和氫彈的研製。
原子彈
受二機部委託，中科院地質研究所自 1960 年 8 月起，進行中國鈾礦資源的調查與研究。1963 年，完成“中國若干鈾礦床礦石物質成分及地質化學”研究，出版了論文集，為鈾礦選冶、評價提供了一些基礎資料；並通過“花崗岩鈾礦蝕變帶三位一體演化模式與大型鈾礦”研究，與地質部合作，成功地評價出大型鈾礦床，提高了勘探見礦率。
1960 年，中科院長春應用化學研究所（以下簡稱“長春應化所”）承擔了核燃料化工設備材料的腐蝕研究及腐蝕性檢測工作，為核燃料處理工廠建設的選材設計，提供了必要的實驗數據。長春應化所用熱分解法解決鈾的純化；用 3 種方法從二氧化鈾製備四氟化鈾，回收率達第二次日內瓦國際會議（1961 年 5 月—1962 年 7 月）記錄的水準；又用氟化法制得六氟化鈾，向二機部提供了六氟化鈾結晶樣品。中科院化學研究所開展了四氟化鈾反應動力學、四氟化鈾燒結問題和雜質研究等，對生産實際具有重要的指導意義。長春應化所與中科院化學研究所還共同承擔了沉澱法後處理工藝參數的驗證及其化學問題的研究，按期提交了研究報告作為建廠依據。1965 年後，中科院化學研究所、長春應化所、化工冶金研究所合作承擔了幹法流程的研究，並於 1968 年為二機部提供出整套設計參數。
1960 年，中科院還組織長春應化所、化學研究所、大連化學物理研究所、原子能研究所，採用容量法、電化學法、色譜法、分光光度法、原子光譜法、質譜法和中子活化法等多種技術，研究解決了核燃料提取製備、核子試驗及原子能有關材料中許多關鍵的分析測試問題，如：金屬鈾及其化合物中若干雜質的測定研究，核工業廢水中痕量鈾的分析，六氟化鈾生産中排放各種氣體的分析，以及核燃料工藝流程中超純試劑的分析等。這些工作直接為二機部提供了分析數據與方法、試製設備以及裝備生産線。
1960 年，中科院上海有機化學研究所（以下簡稱“有機所”）在袁承業的領導下，開始研製核燃料萃取劑，組織 60 多位科技人員和生産工人進行攻關。1965 年，研製成 P204 萃取劑和 N235 萃取劑。N235 在濕法冶金中獲得實際應用，P204 則特別適用於從磷礦中提取鈾。為解決用戶所需數量，有機所還從上海化工局要了一個葡萄糖廠並將其改造成中試車間，進行批量生産。此外，有機所還完成了擴散法分離設備中全部所需的耐強腐蝕、耐強放射性的墊圈、墊片、閥門填料，並建成生産車間；研製出擴散法分離設備中所需要的耐強腐蝕、耐強放射性的特種潤滑油，並建成生産車間；有機所為二機部提供了特種樹脂、絮凝劑等，滿足了核燃料迴圈所需。
1960 年 8月，中科院和二機部向中科院上海冶金化學研究所、瀋陽金屬研究所、原子能研究所下達了“甲種分離膜”的研製任務。1961 年底，中科院原子能研究所、瀋陽金屬研究所以及復旦大學的有關人員到達上海冶金化學研究所，組建了分離膜研究室。1964 年上半年，研究室終於按要求完成工作，樣品性能超過蘇聯同類産品。1965 年 3月，二機部又向中科院上海冶金化學研究所提出丙種分離膜的研製任務。1965 年夏，分離效率大幅提高、濃縮成本亦有所降低的丙種分離膜研製成功。
1960 年，蘇聯專家帶走了原子能用潛望鏡的圖紙和資料。中科院光學精密機械研究所西安分所接受潛望鏡的自主研製任務，于 1964 年研製出性能良好的中國第一台同類潛望鏡。
中科院與二機部的 5 人協作小組成立後，1961 年7 月，時任中科院副院長裴麗生和二機部副部長錢三強帶領工作組到瀋陽、長春、哈爾濱中科院所屬各研究所，安排了金屬鈾冶煉、核燃料化學和反應堆結構力學等方面的研製任務；後又向長沙、上海、西安的中科院所屬各研究所安排了二機部任務 83 項、課題 222 個，其中包括鈾礦地質、開採選冶、鈾同位素分離、核燃料前處理與後處理工藝、高效能炸藥等一系列重大課題。
1961 年 9 月，裴麗生、錢三強率領工作組到中科院長沙礦冶研究所，佈置協同二機部開展“三礦一廠”的採礦、選礦、化學冶金方面的研究攻關工作。該所為此專門成立了鈾採礦研究室、選礦研究室、鈾水冶煉研究室及 5 個鈾礦分析化驗小組，建立了岩石力學、爆破、鑿岩、光彈、放射性選礦、浸出、離子交換、溶劑萃取、鈾化合物純化等實驗研究。中科院長沙礦冶研究所先後承接二機部委託鈾礦方面科研課題 40 余個，投入人力佔全所科技人員一半以上。
蘇聯停援給正在安裝設備的衡陽鈾水冶廠帶來很多技術難題。1962 年 1 月，二機部在該廠召開技術現場會，中科院新技術局、有機所、長沙礦冶研究所、長春應化所派出專家協同參加，幫助解決了該廠投料試生産中的 148 個技術問題。
氫彈
在氫彈研製方面，1960 年，中科院原子能研究所就成立了“中子物理領導小組”，由所長錢三強主持，組織黃祖洽、于敏等做基礎研究，為第一顆氫彈的研製做準備。1965 年 1月，黃祖洽、于敏等一批理論研究人員被調往二機部核武器研究所支援研究。與此同時，中科院原子能研究所、蘭州近代物理研究所還開展了輕核反應實驗工作，對輕核反應截面數據進行了調研、測量。
鋰－6 是製造氫彈的重要材料。1967 年 3 月，有機所開始研究鋰同位素分離新工藝。該所 40 多位科技人員在二機部有關工廠協作下，經數年，進行了大量試驗研究，先後合成萃取劑 200 余種，並對上千個萃取體系進行了篩選，找到了分離系數較高並具有工業化價值的萃取體系。
1961 年 12 月，二機部向中央軍委報告，建議中科院集中力量專門研究用於引爆氫彈的高效能炸藥。該任務由中科院蘭州化學物理研究所（以下簡稱“蘭州化物所”）承擔。1962 年 4 月，首次協作會議確定從中科院蘭州化物所、有機所、力學研究所等單位抽調人員，在蘭州開展工作。蘭州化物所專門為此組建了包括炸藥合成、分析測試、裝藥成型、放大試驗、爆轟理論在內的一整套研究體系，最多時曾抽調 150 余人，佔該所科技人員的 43％。1965 年 9 月研製出樣品，各項性能超出原定指標，經使用部門做了某些修改後，成功用於中國第一顆氫彈。1970 年 9 月，中科院將 52 位研究高效能炸藥的科技人員調給二機部。1972 年 6 月，蘭州化物所經 10 年建設起來的研製高效能炸藥的部分劃歸軍工生産部門。其中，劃交的固定資産佔全所的 1／2；科技人員 230 人，佔全所的 1／3。