1978年4月，年逾六旬的習仲勳接受中央的安排到廣東工作。他在廣東工作的時間雖短，只有兩年十個月，但卻做了許多開創性的工作。他領導和團結廣東省委、省政府班子，從整風著手開展撥亂反正，徹底平反“文革”期間的冤假錯案，大力推動農村經濟體制改革，探索創辦經濟特區，為廣東的改革開放事業作出了突出貢獻，也為中國的改革開放事業作出了重要貢獻。
開創廣東工作新局面
“文革”中，廣東是重災區。“文革”結束後，百廢待興，工作任務繁重復雜。千頭萬緒的工作應該從哪著手？習仲勳來到廣東後經過大量的調查研究，掌握了廣東省的基本情況。在此基礎上，他和廣東省委一致認為：要開拓廣東省工作的新局面，首先要解決廣東省幹部的思想問題，決定採取整風的方式來解決幹部中存在的問題。
1978年6月廣東省委四屆一次常委擴大會議召開。在習仲勳主持下，廣東省委常委的整風，以常委擴大會議的形式進行。這次常委擴大會議發揚延安整風精神，堅持黨的實事求是思想路線，充分發揚民主，讓幹部大膽講話，同時在對人對事的分析上，堅持懲前毖後、治病救人的方針，可以説抓住了廣東省當時的關鍵問題，取得了良好的效果。時任中共惠陽地委副書記兼寶安縣委書記方苞回憶説：“省委擴大會議開得好。這個會議抓住了廣東工作上不去的要害問題。習仲勳同志馬克思列寧主義理論水準很高，有黨性、有革命毅力，來廣東才兩個月，就抓住了廣東上不去的兩個主要問題。一個路線問題，一個班子問題。”
當時在涉及指導思想這個根本問題上，還存在著“兩個凡是”的束縛。1978年夏季，在胡耀邦的主導下，《實踐是檢驗真理的唯一標準》一文在中央黨校內部刊物《理論動態》上發表，《光明日報》隨即在第二天進行了轉載。以此為標誌，真理標準問題大討論拉開了序幕。1978年9月上旬，中共廣東省委連續舉行關於真理標準問題的討論會。《人民日報》在9月20日對廣東省委關於真理標準問題的討論進行了報道，並加了導語：“習仲勳指出，實踐是檢驗真理的唯一標準，這絕不是一個單純的理論問題，而是一個有重大實踐意義的問題。”習仲勳是見諸報端的公開支援實踐是檢驗真理標準的第三位省級領導人。在真理標準問題大討論的深入開展中，平反冤假錯案也提上了日程。以實事求是、有錯必糾為指導原則，習仲勳促使一大批冤假錯案儘快得到平反，恢復了黨的優良傳統，在很短的時間內就開創了廣東工作的新局面。
推動廣東農村經濟體制改革
中央工作會議在1978年11月召開，習仲勳出席會議並在隨後召開的十一屆三中全會上被增補為中央委員。會議結束後，他就儘快回到廣東，並在1979年1月8日主持召開了中共廣東省委四屆二次常委擴大會議，研究貫徹落實中央工作會議和十一屆三中全會精神。習仲勳在講話中指出：“要按照中央工作會議和中共十一屆三中全會發展農業的精神，把廣東的農業儘快搞上去。”會後，除了少數省委常委留在機關外，以習仲勳為首的八位常委分別帶領八個工作組，分赴八個地區，在農村開展調查研究，廣東農村經濟體制改革的大幕隨之拉開。
此時的農村還是人民公社政社合一的管理體制。但之前的1978年下半年，廣東就有部分社隊開始嘗試恢復曾經搞過的“包産到組”，並相繼實行“三定一獎”責任制（即定工、定産、定成本、超額獎勵）。1978年冬天，省委在全省冬種生産中普遍推行“三定一獎”責任制。在此基礎上，同年底廣東省委又提出實行“五定一獎”（定勞動、定地段、定成本、定分工、定産量、超産獎勵）的生産責任制。對此，習仲勳是充分肯定和支援的。1979年1月，他在一次省委擴大會議上説：“可以在生産隊統一核算和分配的前提下，包工到作業組，聯繫産量計算勞動報酬。有些生産隊實行‘五定一獎’生産責任制的結果證明，這個辦法對促進生産有積極作用，應當認真試點並由點到面推行。”
改變“以糧為綱”的局面，轉變到發展多种經營，也是廣東省農村經濟體制改革的體現。在很長時間內，廣東同全國一樣強調“以糧為綱”，限制多种經營。習仲勳從實際出發，探索農村經濟結構調整的路子。1979年1月，在中共廣東省委四屆二次常委擴大會議上，習仲勳就提出：“各地、縣在保證完成糧食計劃生産量、國家徵購任務和社員口糧不減少的前提下，可以調整糧食和經濟作物種植面積。”之後，廣東各地、縣開始對農業産業結構進行大幅度的調整。
廣東農村産業結構的調整，促進了全省農業生産的發展。明顯的效果就是，1979年在水稻種植面積減少、部分地區還遭受比較嚴重災害的情況下，全省的糧食産量仍比1978年增産了十五億斤。此外，其他經濟作物也有較大增幅，社員生活普遍有所提升。
在習仲勳的領導下，在很短的時間內廣東省的農村經濟體制改革就取得了明顯的效果，解決了長期以來吃不飽飯的問題，這也為之後廣東進一步的改革開放打下了基礎。
為改革開放殺出一條血路
廣東省委在推動農村經濟體制改革的同時也認識到：在改革開放中要先走一步，必鬚髮揮毗鄰港澳的優勢。為了給即將召開的中央工作會議準備材料，1979年4月1、2日，中共廣東省委連續兩天召開省委常委會議，作出了一個後來對廣東乃至全國的改革開放都産生重要影響的決定，即請求中央下放權力，讓廣東充分利用自身毗鄰港澳的地理優勢，在改革開放中先走一步及試辦貿易合作區（後改為經濟特區）。會議結束後的第二天，習仲勳赴京參加中央工作會議。4月8日下午，習仲勳在中南組的發言中説：“廣東鄰近港澳，華僑眾多，應充分利用這個有利條件，積極開展對外經濟技術交流。我們省委討論過，這次來開會，希望中央給點權，讓廣東先走一步，放開幹。”習仲勳內容實在、頗有新意的發言，受到了當時中央領導的高度重視。
在會議召開期間，習仲勳抽了一天下午的時間，在中南海懷仁堂專門把廣東省委的想法向鄧小平到作了彙報。他再次提出希望中央下放若干權力，讓廣東在對外經濟活動中有較多的自主權和機動餘地；允許在毗鄰港澳的深圳、珠海以及屬於重要僑鄉的汕頭，各劃出一塊地方，單獨進行管理，作為港澳同胞、華僑和外商的投資場所，按照國際市場的需要組織生産，並初步定名為“經貿合作區”。對於這一大膽設想，鄧小平表示讚賞。當他聽到因為意見不一致，“經貿合作區”的名字定不下來的時候，建議説：“還是叫特區好，陜甘寧開始就叫特區嘛！中央沒有錢，可以給些政策，你們自己去搞，殺出一條血路來。”
在鄧小平的提議下，中央工作會議正式討論了廣東和福建的請求，並作出試辦出口特區的決定。1979年7月15日，中共中央國務院批轉了廣東和福建兩省的報告，指出：“出口特區，可先在深圳、珠海兩市試辦，待取得經驗後，再考慮在汕頭、廈門設置問題。”這個偉大的戰略決策，在國內外引起強烈反響。
習仲勳和廣東省委迅速決定成立領導小組，負責中央決策的落實。正如習仲勳所説：“從這以後，廣東根據中央的方針，實行特殊政策、靈活措施，創辦經濟特區，踏上了光榮而又艱巨的歷程。”