1956年1月14日，中共中央在中南海怀仁堂召开关于知识分子问题会议。周恩来代表中共中央作大会主题报告——《关于知识分子问题的报告》。周恩来在报告中以较大篇幅详尽地谈论了中国的科学研究问题。在当时的国家领导人中，周恩来比任何人都更为密切地关注着外部世界的发展和变化。同时，他也清楚地看到，中国当时的科学技术水平仍然很落后。世界上已经取得的很多科学的最新成就，中国还没有掌握和利用；中国在建设中遇到的许多复杂的技术问题不能独立解决，还离不开苏联专家的帮助；甚至国内现有的技术力量，也还没有完全有效地利用。
同时，周恩来在报告中一针见血地指出了影响中国科学技术发展的两种倾向：一是缺乏民族自信心的依赖思想。认为中国在科学方面的落后反正不能马上改变，反正需要靠苏联的援助。其结果是一辈子不能脱离依赖和模仿的状态，妨害了我国科学的有计划的迅速的发展。二是在理论工作和技术工作之间，在长远需要和目前需要之间，没有形成正确的分工和合作，以致在力量的分配上不能保持适当的比例。
周恩来指出：“在过去几年中间，我国的各种工作都在开始，我们在目前需要和技术工作方面多投一些力量，而对于长远需要和理论工作方面注意得比较少，这是难免的，也是可以理解的。但是到了现在，如果我们不及时地加强对于长远需要和理论工作的注意，那么，我们就要犯很大的错误。没有一定的理论科学的研究做基础，技术上就不可能有根本性质的进步和革新。”
尽管周恩来指出了纠正这两种倾向的方法，但是在此后的20年间，这两种倾向总是随着外部环境的变化，以不同的方式干扰、影响着中国科学技术沿着正确的轨道发展。周恩来为了排除这两种倾向的干扰，殚精竭虑，耗尽了毕生的心血，最终取得了以“两弹一星”为代表的尖端科学技术的重大突破。
“还有一些任务带不起来的学科怎么办？”“是不是再补充一个基础科学的规划？”
在知识分子问题会议上，周恩来郑重宣布：国务院现在已经委托国家计划委员会负责，会同各有关部门，在三个月内制定从1956年到1967年科学发展的远景规划。
在科学规划制定过程中，周恩来立足国家当前需要，放眼未来的发展，及时妥善地解决了一些重要的方针性问题。当时，为了使中国的科学技术工作密切结合社会主义建设的实际，有效地解决生产建设中的科学技术问题，规划小组曾提出“以任务带学科”的口号。 周恩来听后，迟疑了一下，问道：“那么，还有一些任务带不起来的学科怎么办？”他沉思片刻，接着又问：“是不是再补充一个基础科学的规划？”
周恩来的这一提问，让规划小组的成员们顿时茅塞顿开，立即对一些特别重要而在中国却很薄弱，甚至还是空白的学科，如电子计算机技术、半导体技术、原子能技术、喷气和火箭技术、自动控制技术等采取了紧急措施。周恩来高瞻远瞩，仅仅一句反问，就点到了问题的要害，为中国在此后不太长的时间内依靠自己的力量突破某些重要尖端技术，为导弹、原子弹研制成功奠定了坚实的基础。
“导弹研究工作应当采取突破一点的办法，不能等待一切条件都具备了才开始研究和生产。”
在周恩来的提议下，中国的导弹研究被提上了议事日程。但是导弹怎么搞，是沿袭苏联、美国走过的老路，在发展航空工业的基础上再发展导弹，还是将导弹与飞机的研究工作统一进行，重点放在导弹上，迅速赶超尖端技术，曾经存在着激烈的争论。双方各执一词，难解难分。周恩来细心听取了双方的意见和理由后，在陈毅等人陪同下，会见了著名科学家钱学森，听取他对火箭、导弹研究的意见，并且请钱学森起草一份发展导弹工业的意见书。钱学森很快就完成了意见书，周恩来立即将意见书送毛泽东审阅。
1956年3月14日，周恩来主持中央军委会议，决定由周恩来、聂荣臻、钱学森筹备组建导弹航空科学研究方面的领导机构，为了保密起见，这个机构的名称为国防部航空工业委员会。
5月26日，周恩来出席中央军委会议，代表中共中央宣布发展中国导弹武器的决定，要集中仅有的技术力量用于火箭、导弹的研究和制造。周恩来指出：“导弹研究工作应当采取突破一点的办法，不能等待一切条件都具备了才开始研究和生产。要动员更多的人来帮助和支持导弹的研制工作。这项工作所需的技术专家和行政干部，同意从工业建设、高等教育、科学研究等部门和军队中抽调，军队要起模范作用。”同时，他责成航空工业委员会负责组织导弹管理机构和研究机构。几个月后，国防部五局和国防部第五研究院正式成立。“两弹一星功勋奖章”获得者任新民、屠守锷等，都是在这个时候进入国防部五院的。
在周恩来的支持和推动下，关于先发展飞机还是先发展导弹的争论终于得到圆满解决。后来的事实证明，周恩来的这个决断是富有远见的。
“其他方面压缩不够，要再压缩，但是尖端要有。”
1959年6月，中苏关系恶化，苏联政府走出了撕毁帮助中国发展原子弹协定的第一步——拒绝向中国提供原子弹教学模型和技术资料。
首先作出反应的是中国的核动力潜艇研制工程。在核潜艇研制领导小组6月26日召开的会议上，核潜艇就此下马还是继续干下去，两种意见发生了激烈的碰撞，眼看着苏联的援助和支持将要泡汤，一些人悲观地认为在中国当前工业和科学技术基础薄弱的情况下即开始研究设计核动力潜艇，是主观主义、浪费人力；他们进而怀疑核动力潜艇的战略价值，觉得中国只要有普通动力的潜艇就可以了，没有必要费很大力气去研究制造核动力潜艇。另一些人则主张核动力潜艇的研究任务应在现有基础上坚持下去。目前所有存在的问题和困难，不是不可能解决，无非是将原先预定完成时间延长一些。由于核动力潜艇续航能力强，如携带有原子弹弹头的导弹，则其威力更强大，可以在较远距离攻击敌方沿海基地及工业城市。为此，我们应该积极贯彻以自力更生为主的方针，并实事求是地稳步前进，力求突破核潜艇的尖端技术，这不仅在军事上有重要价值，同时，对促进工业技术水平的提高和科学技术的发展，也很有益处。虽然目前有很多困难，但是也应该看到，随着工业和科学技术的发展，有利条件将不断增多，物质上、人力上、技术上和经验缺乏的困难，是可以逐步得到克服的。对新技术的科学研究设计试制工作，必须先行一步，才能取得经验，为今后发展开辟道路。
聂荣臻积极支持后一种主张，他在核潜艇领导小组组长罗舜初的报告上批示：“研究工作不可泄气，应鼓足干劲，长期坚持下去。”但涉及将核潜艇研制列入国家计划，从而解决人力、物力、财力这些具体问题时，不要说聂荣臻力不从心，就连周恩来说了也不算，事情难办得很。周恩来当时虽然是中共中央副主席、国务院总理，但决定大政方针的权力在主持中央一线工作的书记处，不在国务院。遇到重大决策，周恩来也要向书记处请示汇报。
10月的一天，周恩来利用毛泽东要听他和聂荣臻、罗瑞卿汇报尖端武器研制情况的机会，不顾一些人主张核潜艇下马的强烈呼声，顶着压力把核潜艇作为主要研制项目提了出来。由于周恩来抓住了问题的实质和要害，毛泽东当即表示说：“核潜艇，一万年也要搞出来。”备受责难且险些夭折的核潜艇工程终于被周恩来运用政治智慧保住了。
早在中苏关系恶化初露端倪的时候，周恩来就未雨绸缪，对负责原子能工业的二机部领导宋任穷等人说：“自己动手，从头摸起，准备用八年时间搞出原子弹。”
1960年7月，苏联政府背信弃义，单方面撕毁关于援助中国建设原子能工业的协定和合同。一个月后，苏联专家不仅全部撤走，还带走了重要图纸资料，中止了对中国原子能研究所需设备和材料的供应。
此时，由于“大跃进”运动的重大失误，国民经济遇到严重困难。中国的原子弹搞还是不搞，需要领导层从速作出决断。面对“下马”的呼声，周恩来提出：要集中力量，突破国防尖端技术，争取用三年到五年过关。当国民经济进行调整的时候，原子弹属不属于调整之列，一些人拿不准。周恩来明确表示：“其他方面压缩不够，要再压缩，但是尖端要有。有了导弹、核武器，才能防止使用导弹、核武器。”
为了加快原子能工业的发展，中央决定成立中央专门委员会，由周恩来任主任，领导中国的原子能事业。在周恩来的领导下，中国于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹，有力地打破了超级大国的核垄断和核讹诈，从而极大地提高了中国的国际地位。此后，中央专委在周恩来领导下，承担起了领导“两弹一星”、核潜艇和载人航天工程的重任。
“部院合并”，“对生产有利，也对科研有利；对仿制有利，也对自我研制有利；对当前有利，也对长远有利”
1965年2月17日，中共中央发出《关于国防部第六、七、十研究院与生产部门合并的决定》，决定国防部所属的这三个研究院分别与国家第三、第四、第六机械工业部合并，史称“部院合并”。中央认为，这样做“对生产有利，也对科研有利；对仿制有利，也对自我研制有利；对当前有利，也对长远有利”。但是部院合并之后不久，出现了一些奇怪的现象：在个别工业部门，以科研面向生产、结合生产、为生产服务为由，作出了“所厂合并”的决定，将已经划归对口工业部的研究院进行拆解，将研究院所属的研究所拆分合并到一个或几个工厂，有的部甚至连研究院也准备裁掉，于是出现了五马分肥的现象。一些具有独立科研能力的研究院被肢解得七零八落，一个研究所被几个工厂分掉，甚至一个研究室的设备也被几个工厂分掉，使已经初具规模的科研机构遭到毁灭性的破坏。当聂荣臻将这一现象上报之后，引起了周恩来的极大重视。他立即责成有关领导，立即叫停“所厂合并”，迅速恢复已经形成的科研能力，从而制止了既不利于当前，也不利于长远的愚蠢做法，避免了一场大的灾难，为中国科技的后续发展提供了有力保障。
“二机部不能只是‘爆炸部’，除了搞核弹外，还要搞核电站。”
搞“两弹”，搞尖端技术是很花钱的。从原子能事业起步到第一颗原子弹爆炸成功，与美国几百亿美元的花销相比，中国只花了几十亿元人民币，花费是很低的。但就中国当时的财力来说，尽管几年下来平均到每个人头上只有10元左右，但在当时也是一笔不小的数目。如何使中国的原子能事业，在提高国防能力的同时，又能产生经济效益，增强国力，为进一步发展尖端技术提供资金，进入良性发展，是周恩来一直考虑的问题。
在中国的原子弹、氢弹相继爆炸成功，并与导弹结合，实现了武器化后，周恩来不失时机地着手进行核电站的建设。在一次中央专门委员会会议上，周恩来指出：“二机部不能只是‘爆炸部’，除了搞核弹外，还要搞核电站。”中国发展核电站的方针是安全、适用、经济、自力更生。此后，周恩来多次召开专委会研究核电站的设计、施工问题，对核电站的建设提出了许多富有前瞻性的意见。
在人造卫星发展方面，周恩来也是这样，当“东方红一号”人造卫星发射成功后，中国发射的第二颗人造卫星就是一颗科学试验卫星，周恩来的良苦用心可见一斑。
“全面规划，分清缓急本末”
回顾中国尖端技术发展的历程，有一个十分明显的特点，那就是持续发展不间隔，一环紧扣一环，一个成就接着一个成就，在时间上续接紧凑，在专业上彼此照顾，绝无等米下锅或因为技术上的参差不齐而影响整个项目进展以及走弯路的情况出现。中国的尖端技术能在较短的时间内取得全面的、巨大的成就，完全有赖于周恩来这位杰出的计划者、设计者和组织者。
周恩来历来主张“全面规划，分清缓急本末”，一切工作都要有计划、有步骤地开展，反对那种“头痛医头，脚痛医脚”，碰到什么问题，临时抱佛脚的无所用心的懒汉做法。
在领导中国尖端技术的发展中，周恩来十分重视尖端技术的长期发展规划，第一颗原子弹爆炸成功和“部院合并”之后，有人认为进行项目规划和组织协调的国防科委已经没有存在的必要了，主张取消国防科委，周恩来和聂荣臻对此坚决反对。经过他们多方努力，国防科委不仅得以保留，而且还得到了加强。周恩来和聂荣臻多次指导国防科委制定尖端武器发展的长期规划，并根据情况的变化适时修改这些规划。正是有了全面规划，当一项任务正在热火朝天地进行的时候，与之配套的项目和专业就已经开始有条不紊地进行预研或试验。在原子弹爆炸成功之前，周恩来就已经批准进行了“东风二号”导弹的发射。原子弹爆炸成功后，就立即开展原子弹、导弹的结合试验，仅仅用两年时间，中国就拥有了导弹核武器。这样的速度让那些讥笑中国有弹无枪的西方记者大跌眼镜。
正是由于周恩来提出了“全面规划，分清缓急本末”的指导思想，中国的尖端技术虽然涉及面广，门类复杂，但仍然能够有条不紊地顺利发展。在原子弹爆炸成功之后，仅仅用两年多的时间就成功爆炸氢弹；在第一颗人造卫星发射成功仅仅11个月后，就能成功地发射科学试验卫星，后续的各种军用、民用的卫星也都依次整装待发。
“九一三”事件之后，特别是周恩来生病住院乃至逝世之后，他呕心沥血建立起来的科研秩序被打乱，科研规划和计划被迫中断，许多原定20世纪70年代可以完成的任务，如洲际导弹、导航卫星（即“北斗”导航系统的前身）、载人航天工程等都不得不推迟到20世纪80年代甚至更晚的年代才得以完成。
今天，中国的尖端科学技术已经取得了举世瞩目的成就，当我们深切缅怀周恩来为中国的科技现代化作出的丰功伟绩的时候，千万不要忘记他曾经说过的话：“我们必须赶上这个世界先进水平。我们要记着，当我们向前赶的时候，别人也在继续迅速地前进。因此我们必须在这个方面付出最紧张的劳动。”